可編程RNA編輯能夠在不改變基因組序列的情況下，以可逆方式調(diào)控RNA信息，在基礎(chǔ)研究和疾病治療領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。然而，現(xiàn)有RNA堿基編輯工具大多局限于“單點編輯”，難以應(yīng)對涉及多個核苷酸的復(fù)雜調(diào)控。因此，開發(fā)能夠在一定區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)多堿基可控編輯的新工具，具有重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價值。

2026年1月2日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、基因功能研究與操控全國重點實驗室、核糖核酸北京研究中心、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心伊成器教授課題組在Nature Biotechnology在線發(fā)表了題為“Single-strand deaminase-assisted editing for functional RNA manipulation”的研究論文。該研究建立了由單鏈脫氨酶輔助的可調(diào)節(jié)RNA信息操縱平臺AIM（adjustable RNA information manipulation）。該平臺突破了目前RNA堿基編輯工具“單點編輯”的限制，實現(xiàn)了在RNA靶向區(qū)域內(nèi)對不同數(shù)量、多種類型堿基的可控與精準(zhǔn)操縱，為RNA功能研究與疾病干預(yù)提供了強大的底層技術(shù)支撐。

論文截圖

AIM平臺由RNA靶向的dCas13蛋白、單鏈RNA脫氨酶TadA，以及特殊設(shè)計的可成環(huán)向?qū)�RNA（loop-forming gRNA，LF-gRNA）組成。LF-gRNA能夠在目標(biāo)RNA上誘導(dǎo)形成一個局部單鏈的“環(huán)區(qū)”，使其中的堿基充分暴露，成為單鏈脫氨酶作用的有效底物；同時，環(huán)區(qū)兩側(cè)由LF-gRNA與靶RNA互補配對形成雙鏈結(jié)構(gòu)，可有效阻止非目標(biāo)位點的編輯。通過改變LF-gRNA誘導(dǎo)的單鏈環(huán)區(qū)的大小，可以實現(xiàn)對RNA編輯窗口尺寸的靈活且可控調(diào)節(jié)。

AIM技術(shù)示意圖

為拓展AIM平臺的編輯能力，研究團隊對脫氨酶TadA進(jìn)行了蛋白質(zhì)理性設(shè)計并獲得一系列TadA變體，構(gòu)建了三類具有不同功能的AIM系統(tǒng)：AIM-A/AIM-Amax（A-to-I編輯）、AIM-C/AIM-Cmax（C-to-U編輯）以及AIM-A&C/AIM-A&Cmax（同時實現(xiàn)A與C的編輯）。

依托AIM平臺“多位點、多功能”的編輯特性，研究團隊完成了現(xiàn)有RNA編輯工具難以實現(xiàn)的應(yīng)用。AIM的多位點編輯能力在提前終止密碼子UAA的通讀中展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。利用AIM-Amax系統(tǒng)，研究團隊成功在同一密碼子內(nèi)實現(xiàn)兩個A堿基的同時編輯，從而在多個轉(zhuǎn)錄本上實現(xiàn)了UAA提前終止密碼子的通讀。在囊性纖維化細(xì)胞模型以及杜氏肌營養(yǎng)不良小鼠模型中，研究團隊檢測到全長蛋白表達(dá)和功能恢復(fù)，展示了AIM平臺在疾病治療方面的應(yīng)用潛力。此外，研究團隊還將AIM應(yīng)用于操縱與蛋白翻譯后修飾相關(guān)的RNA信息。蛋白質(zhì)翻譯后修飾具有動態(tài)性和可逆性，這一特點使其成為通過RNA編輯工具進(jìn)行功能干預(yù)的理想對象。研究團隊利用AIM在RNA水平對單個或相鄰的關(guān)鍵磷酸化相關(guān)密碼子進(jìn)行改寫，從而實現(xiàn)對蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的調(diào)控。

AIM在RNA信息操縱中的應(yīng)用

研究團隊還對AIM的安全性進(jìn)行系統(tǒng)評估。在轉(zhuǎn)錄組層面，AIM的非靶向編輯事件處于較低水平，且不會對全局基因表達(dá)產(chǎn)生顯著影響；在基因組層面，研究者發(fā)現(xiàn)AIM在DNA上的編輯水平與陰性對照無顯著差異。此外，在細(xì)胞和動物模型中均未檢測到AIM誘導(dǎo)的免疫激活反應(yīng)。因此，AIM平臺具有較高的特異性和良好的安全性。

綜上所述，AIM平臺實現(xiàn)了在特定RNA區(qū)域內(nèi)對多個堿基的精確操縱，并在此基礎(chǔ)上拓展了A-to-I、C-to-U及A&C同時編輯等多種編輯模式，且展現(xiàn)出良好的特異性和安全性。

伊成器為該論文的通訊作者。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后莊元、博士研究生朱擎國（2022級），北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院博士研究生烏浩（2020級）和林湘玥（2022級）是本論文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、北京市科學(xué)技術(shù)委員會、中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、新基石科學(xué)基金會和核糖核酸北京研究中心的資助。國家蛋白質(zhì)科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施-北京基地北大分中心為該研究提供了重要支持。