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Curr Gene Ther:基于ADAR的人工RNA编辑有望用于基因治疗

来源:本站原创 2020-07-20 11:19

2020年7月20日讯/生物谷BIOON/---许多由点突变引起的疾病都没有现成的治疗方法。日本北陆先端科学技术大学院大学的Toshifumi Tsukahara教授及其同事们正在研究一种利用人工RNA编辑的治疗方法。人工定点RNA编辑是一种修改基因并最终调控蛋白功能的重要技术。Tsukahara团队正在尝试通过人工RNA编辑来修改转录物(RNA)的遗传密码,以治疗遗传性疾病。

虽然基因组编辑作为一种基因修复技术引起了人们的关注,但是CRISPR/Cas9等基因组编辑可能会导致永久性的改变,可能会影响多个位点。目前,要在体内所有靶细胞中进行精确的基因组编辑是非常困难的。虽然可以在受精卵、胚胎或细胞中编辑基因组,但是这并不适合用于人类的基因治疗。此外,基因组编辑还引发了伦理问题。因此,Tsukahara团队认为基因组编辑是一种适合于“体外”技术的方法,或者适合于在受精卵中使用,但不适合在患者的整个身体中使用。相反,RNA编辑所产生的变化不是永久性的,这是因为它们不影响基因组序列,而且可以是针对特定环境的。Tsukahara教授说,因此,就治疗目的而言,RNA编辑比基因组编辑更可取。

RNA编辑是一个生理过程,广泛存在于生物体内,可从单个基因中产生各种不同功能的蛋白。在哺乳动物中,RNA链中的碱基C或A可经碱基序列特异性水解后脱氨,从而使得C被U取代,A被I(肌苷)取代。鉴于I与C形成沃森-克里克(Watson-Crick)碱基对,因此在遗传密码上,I与G同义。这些碱基转换是由于A或C的脱氨而发生的,已经发现这是由ADAR和APOBEC家族酶催化的。最近,已经报道了各种利用ADAR进行人工RNA编辑的RNA修复技术。
图片来自Current Gene Therapy, 2020, doi:10.2174/1566523220666200516170137。

在一篇近期发表在Current Gene Therapy期刊上的论文中,Tsukahara团队综述了应用ADAR恢复遗传密码的最新研究成果,以及在利用ADAR进行人工RNA编辑过程中涉及的不同方法。他们还谈到了ADAR各种异构体的比较研究。因此,他们将尝试对人工RNA编辑和ADAR的作用进行详细的概述,重点是酶促定点A→I编辑。

大多数的人工RNA编辑系统都是利用催化酶ADAR的活性位点和与靶标互补的向导RNA(gRNA)来招募活性位点到靶标RNA上。一种人工RNA编辑方法是使用化学方法。Vogel及其同事们采用SNAP标签将ADAR与gRNA连接起来,并报道该系统在体外和体内都是有效的。然而,这种技术需要持续供应效应物分子才能有效。据悉,它还可以利用RNA结合蛋白将gRNA与酶结合。两种源于噬菌体的拴系系统通常用于真核生物:Lambda N系统和MS2系统。利用ADAR酶与MS2系统可以实现遗传密码的恢复,在基因治疗方面具有前景。

在未来,定点A→I RNA编辑包括,酶促A→I编辑和非酶促A→I编辑,特别是酶促A→I编辑,有望有效地校正各种与G→A突变有关的人类疾病。治疗单一突变疾病的成功方法将作为一种潜在的补救措施为患者服务,并将开启这一研究领域的新时代。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Sonali Bhakta et al. Artificial RNA Editing with ADAR for Gene Therapy. Current Gene Therapy, 2020, doi:10.2174/1566523220666200516170137.

2.Artificial RNA editing with ADAR for gene therapy
https://medicalxpress.com/news/2020-07-artificial-rna-adar-gene-therapy.html


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