在基因编辑技术飞速发展的时代，DNA编辑技术占据了广泛的研究关注，但其应用也伴随着一些固有问题。精准的DNA编辑往往依赖于同源重组修复途径，这一过程在人类细胞中效率较低。此外，DNA的双链或单链断裂可能激活p53介导的不良细胞反应，导致不必要的细胞应激和基因组不稳定性。更严重的是，CRISPR-Cas9等DNA编辑技术的脱靶效应可能永久性地遗留在基因组中，随着细胞增殖而传递。而RNA编辑技术有望突破这些限制，提供一种更为灵活且安全的基因信息修饰手段。
由新加坡南洋理工大学的Tan Meng How教授团队开发的最新研究“CasRx环形重组平台”在《自然生物技术》上发表，提出了一种新颖的RNA编辑工具，成果以论文“A circularly permuted CasRx platform for efficient, site-specific RNA editing （一个循环排列的CasRx平台，用于高效的、位点特异性的RNA编辑）”。这一工具通过环形重组CasRx酶（Cas13d家族的一种酶），结合腺苷脱氨酶ADAR2，实现了RNA序列的精准编辑，不仅在效能上与现有的REPAIR系统相媲美，同时显著降低了脱靶效应。这项研究为RNA编辑领域带来了新的可能性，特别是在需要暂时改变细胞功能或修饰蛋白质功能的场景中，提供了安全且高效的解决方案。
开发背景与需求
基因组编辑技术的不断进步极大推动了生物医学的发展。然而，在面对复杂疾病的治疗需求时，DNA编辑技术的局限性日益显现。由于DNA编辑需要创建永久性突变，任何脱靶效应都会不可逆地遗留在基因组中，给临床应用带来巨大风险。相比之下，RNA编辑技术作为一种动态可逆的调控手段，能够在不改变基因组结构的前提下实现特定基因的瞬时功能修饰，从而避免DNA编辑引发的永久性损伤。
ADAR酶作为RNA编辑的关键酶类，通过催化腺苷（A）转化为肌苷（I），实现了RNA序列的有效改变。前期的研究中，通过将ADAR2脱氨酶融合到无活性的Cas13蛋白上，开发出了著名的REPAIR系统。尽管该系统在靶点编辑上表现出色，但其脱靶效应严重影响了实际应用。REPAIRv1虽然具有较强的靶向活性，但脱靶问题突出；REPAIRv2通过增加突变减少了脱靶效应，却也削弱了编辑效能。
xPERT平台的创新设计
为了应对这些挑战，Tan团队基于CasRx酶开发了新一代的RNA编辑平台——xPERT。他们首先通过对CasRx K940L突变体的环形重组，设计出了一种稳定且高效的骨架，以便将ADAR2脱氨酶结合到特定的RNA靶点上。该平台的设计逻辑是通过优化蛋白质的空间结构，提升编辑工具的特异性和稳定性。
实验结果显示，xPERT平台不仅在靶向活性上表现出与REPAIRv1相当的效果，同时脱靶效应与REPAIRv2一样低。这种平衡使得xPERT在各种需要精准控制基因表达的场景下具有重要应用前景。
实验成果与应用潜力
研究表明，CasRx与PspCas13b相比，具有天然的较少与RNA非特异性结合的优势。此外，xPERT系统还引入了扩展的引导RNA（gRNA）设计，进一步提高了编辑位点的可接近性，并通过CasRx中的K940L突变增强了靶向活性。最终构建出的xPERT系统不仅能够有效修改RNA序列，且不会引发基因组损伤，适合于暂时性细胞变化以及蛋白质功能定制等应用。
结语
Tan Meng How团队的这项研究为RNA编辑技术带来了突破性的进展。xPERT平台通过合理的蛋白质工程设计，不仅解决了现有技术中的脱靶问题，还为未来RNA编辑在生物医学领域的应用提供了广阔的空间。该系统有望在治疗性基因修饰、细胞工程以及个性化医学等方面发挥重要作用。这项技术的崛起标志着RNA编辑迈向了一个更精准、更高效的时代。
