RNA编辑打了一场翻身仗,走出CPISPR的阴影甚至将其超越
既生瑜何生亮!
早在1995年,Ribozyme Pharmaceuticals就提出了“治疗性RNA编辑”的概念,发现反义寡核苷酸能够募集ADAR酶到互补RNA链上进行碱基编辑。相关结果发表在PNAS上,可惜这篇文章仅引用过一次,就被淹没在知识的海洋中了。
2012-2013年,Stafforst博士和Rosenthal博士先后在Angewandte Chemie International Edition、PNAS、Neuron发表论文,各自独立开发出A-to-I编辑系统。这些系统依靠ADAR酶将RNA编码中的腺苷(A)转变为肌苷(I)。
但生不逢时,当他们的突破研究发布时,CRISPR-Cas9技术正发展强劲,几乎吸引了基因编辑的所有注意力,RNA编辑没有引起足够的重视。毕竟都能改基因(DNA)了,谁还改RNA呀?
也许打败魔法的只能是魔法吧。
2017年,CRISPR-Cas基因编辑先驱之一:张锋博士,在Science发表了题为“RNA editing with CRISPR-Cas13”的研究文章。随后并与David Liu等人联合创建Beam Therapeutics,人们开始重点关注RNA编辑领域。
2024年,RNA编辑技术大放异彩。
Nature在线发表“Move over, CRISPR: RNA-editing therapies pick up steam”的文章(CRISPR让个道,RNA编辑治疗来了!),认为RNA编辑具有可逆性和灵活性,是更安全、更精准的基因治疗技术。
而RNA编辑的“先行者”WAVE的一个漂亮翻身仗,积极的临床数据点燃了Biotech资本市场,也亮瞎了CRISPR编辑。
ADAR酶:RNA编辑的强大“武器”
在动物体内常见的RNA编辑来自腺苷脱氢酶(ADAR)的催化。
ADAR是天然存在的RNA编辑酶,作用机制是ADAR与RNA结合后,腺苷A脱氨基,转变为腺苷I。腺苷I与鸟苷G结构相似,在细胞翻译过程中会被读取为G,从而实现A-I-G的转换。
已发现哺乳动物包含3种ADAR酶:ADAR1、ADAR2、ADAR3。ADAR1在多种组织中表达,ADAR2主要在脑中表达,ADAR3则只在脑中表达,但ADAR3没有催化活性。
ADAR1是重点,有两种亚型:
ADAR1(p110):组成型表达,主要位于细胞核内。
ADAR1(p150):具有干扰素诱导性,可以在细胞核和细胞质间穿梭。p150 N端延伸,含有核输出信号结构域(NES),且具有Za结构域,可以结合Z-RNA。
哺乳动物ADAR酶的活性和结构
(源自文献:doi: 10.3390/genes12071026)
SignalChem Biotech(义翘神州全资子公司)推出新型重组ADAR蛋白:ADAR1(p110)、ADAR1(p150)和ADAR2L(ADAR2),这些产品支持ADAR功能和治疗策略研究,包括研究RNA编辑机制、确定RNA靶点和筛选潜在调节剂的体外脱氨实验。
RNA编辑:开启疾病治疗新纪元
“踩着基因疗法的缺点上位”也许是大家对RNA编辑津津乐道的点吧。
RNA编辑聚焦于基因与蛋白质之间的关键桥梁:信使RNA(mRNA),不会改动“the one and only”DNA模板,不会在DNA层面发生不可逆的风险。如果不耐受可随时停药。并且可以精准把控RNA转录本,根据患者疾病进展、耐受性、应答效果等定制用量。
目前RNA编辑需要的酶(如ADAR)本就存在于人体,不同于CRISPR工具酶来自别的物种(如细菌),所以免疫排异风险远低于CRISPR编辑。
两个词概括就是:RNA编辑更灵活、更安全。
近期,Science在线发表题为“Buoyed by ‘milestone’ clinical result, RNA editing is poised to treat diseases”的文章,对RNA编辑技术进行了深入探讨。
RNA编辑的类型及机理
ADAR编辑:
科研人员通过设计互补的引导RNA与靶点mRNA结合时,产生双链结果并招募ADAR酶,对靶点进行编辑。A-to-I编辑能够修复G到A的突变,通过精确地编辑特定的单个碱基,修正错误的遗传信息,恢复正常的蛋白质表达。
ADAR介导的编辑广泛,但不能覆盖不同突变类型的疾病。为了应对更广泛发遗传缺陷,科研人员同时也在探索更多RNA编辑技术。
Trans剪接:
目的是用校正的序列替换有缺陷的mRNA中的较大片段。Ascidian Therapeutics等公司正在测试这种方法来治疗一种遗传性黄斑变性疾病Stargardt病。
RNA切割:
使用经过修改的CRISPR-Cas系统来切割mRNA中的突变部分。
三种不同的RNA编辑技术(源自文献:doi: 10.1126/science.z5vhbw1)
打响RNA编辑临床研究翻身仗
RNA编辑研究方兴未艾,已有越来越多的公司进入此领域。
在ADAR介导的RNA编辑方面,有Wave、ProQR、博雅辑因等公司,倾向于使用裸寡核苷酸作为向导RNA,并采用了不同的骨架修饰方式如硫代磷酸酯(PS)和磷酸基胍(PN)进行差异化布局。
2024年10月16日,RNA编辑的先驱Wave终于打了一场漂亮的翻身仗,WVE-006项目的临床1b/2a期数据积极。在研RNA编辑候选疗法WVE-006能够成功编辑α-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)患者的基因,完成临床机制验证。
AATD是一种可影响肺和肝脏功能的遗传疾病,α-1抗胰蛋白酶(AAT)缺乏可能会引起新生儿肝炎综合征,成年人出现肝纤维化,甚至发展为肝硬化和肝细胞癌。如果在AATD患者体内检测到野生型M-AAT蛋白,便可确认mRNA编辑成功。
数据显示,在两例PiZZ型AATD患者中,单次皮下注射WVE-006,其平均血浆总AAT水平达到约11µM,循环野生型M-AAT蛋白在第15天达到平均6.9µM,占总AAT的60%以上。患者体内AAT水平显著提高,带来实质性的临床改善,且没有观察到明显的副作用,这是RNA编辑技术在临床试验中的一次重大突破。
SignalChem Biotech ADAR产品
SignalChem Biotech(义翘神州全资子公司)推出新型重组ADAR蛋白:ADAR1 (p150)、ADAR1 (p110)和ADAR2L (ADARB1),支持ADAR功能和治疗策略研究,包括研究RNA编辑机制、确定RNA靶点和筛选潜在调节剂的体外脱氨实验。
SignalChem Biotech ADAR相关产品 |
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货号 |
产品名称 |
标签 |
ADAR1 (p150) Protein |
N-His |
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ADAR1 (p110) Protein |
N-His-GST |
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ADAR2L (ADARB1) Protein |
N-FLAG |
免责声明:义翘神州内容团队仅是分享和解读公开的研究论文及其发现,专注于介绍全球生物医药研究新进展。本文仅作信息交流用,文中观点不代表义翘神州立场。随着对疾病机制研究的深入,新的实验结果或结论可能会修改或推翻文中的描述,还请大家理解。
本文不属于治疗方案推荐,如需获得治疗方案指导,请前往正规医院就诊。本司产品目前仅可用于科学研究,不可用于临床治疗。
【参考文献】
1. Toward the therapeutic editing of mutated RNA sequences, Proc. Natl. Acad. Sci. 1995, DOI: 10.1073/pnas.92.18.8298
2. Thorsten Stafforst, Marius F Schneider. An RNA-deaminase conjugate selectively repairs point mutations. Angew Chem Int Ed Engl. 2012.doi: 10.1002/anie.201206489.
3. Joshua J C Rosenthal, Peter H Seeburg. A-to-I RNA editing: effects on proteins key to neural excitability. Neuron. 2012. doi: 10.1016/j.neuron.2012.04.010.
4. Jan Rehwinkel, Parinaz Mehdipour. ADAR1: from basic mechanisms to inhibitors. Trends Cell Biol. 2025. doi: 10.1016/j.tcb.2024.06.006.
5. David B T Cox, et al. RNA editing with CRISPR-Cas13. Science. 2017. doi: 10.1126/science.aaq0180.
6. Mariana Lenharo, Move over, CRISPR: RNA-editing therapies pick up steam. Nature. 2024. doi: 10.1038/d41586-024-00275-6.
7. Buoyed by ‘milestone’ clinical result, RNA editing is poised to treat diseases. Science, 2024. https://doi.org/10.1126/science.z5vhbw1
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