RNA編輯具有可逆和不改變基因組序列的特性，在基礎研究和疾病治療領域展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢【1,2】。然而，現(xiàn)有RNA堿基編輯工具大多局限于“單點編輯”， 難以應對涉及多個核苷酸的復雜調(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，對于拓展RNA編輯的應用范圍具有重要意義。

2026年1月2日，北京大學伊成器課題組在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 RNAinformationmanipulation）。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操縱，為RNA功能研究與疾病干預提供了強大的底層技術支撐。

AIM平臺由三個核心元件構(gòu)成：負責RNA靶向的dCas13蛋白、經(jīng)過理性設計的單鏈RNA脫氨酶TadA，以及一種特殊設計的可成環(huán)向?qū)?/strong>RNA（loop-forming gRNA，LF-gRNA）。LF-gRNA能夠在目標RNA上誘導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)，可有效阻止非目標位點的編輯。通過改變LF-gRNA誘導的單鏈環(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), 從而在特定區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)對多個堿基進行精準編輯。

圖一：AIM技術示意圖

為進一步拓展AIM平臺的編輯能力，研究團隊對脫氨酶TadA進行了蛋白質(zhì)理性設計與功能重塑，構(gòu)建了三類具有不同功能的AIM系統(tǒng)：（1）AIM-A / AIM-Amax，可實現(xiàn)精準高效的A-to-I編輯；（2）AIM-C / AIM-Cmax，可實現(xiàn)純凈的C-to-U編輯；（3）以及AIM-A&C / AIM-A&Cmax，可在同一RNA分子中同時實現(xiàn)A與C的編輯。通過設計具有不同RNA編輯功能的TadA變體，AIM從單一編輯模式拓展為具備多種編輯功能的RNA信息操縱平臺，從而能夠覆蓋更加多樣化的RNA調(diào)控需求。

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)的應用。首先，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。現(xiàn)有RNA編輯工具通常只能高效編輯單個腺嘌呤（A），而UAA終止信號的解除需要在同一密碼子內(nèi)實現(xiàn)兩個A堿基的同時編輯。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。進一步，在囊性纖維化細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和功能恢復，展示了AIM平臺在疾病治療方面的應用潛力。

此外，研究團隊還將AIM應用于操縱與蛋白翻譯后修飾相關的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編輯工具進行功能干預的理想對象。研究團隊利用AIM在RNA水平對單個或相鄰的關鍵磷酸化相關密碼子進行改寫，從而實現(xiàn)對蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的調(diào)控。

最后，研究團隊對AIM的安全性進行系統(tǒng)評估。全轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果表明，AIM在RNA層面的非靶向編輯事件處于較低水平，且不會對全局基因表達產(chǎn)生顯著影響。此外，研究團隊評估了AIM潛在的DNA脫靶風險。通過R-loop assay及靶向DNA擴增子深度測序分析，研究者發(fā)現(xiàn)AIM在DNA層面的編輯水平與陰性對照無顯著差異。此外，在細胞和動物模型中均未檢測到AIM誘導的免疫激活反應。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。未來，AIM有望應用于RNA二級結(jié)構(gòu)、翻譯調(diào)控元件以及RNA–RNA或RNA–蛋白相互作用位點等功能元件的精準操縱，成為理解和重塑RNA功能的重要工具。

北京大學生命科學學院、北大-清華生命科學聯(lián)合中心、核糖核酸北京研究中心伊成器教授為該論文的通訊作者。課題組博士后莊元，博士研究生朱擎國，烏浩（已畢業(yè)）和林湘玥為共同第一作者。

https://www.nature.com/articles/s41587-025-02956-7

參考文獻

1Pfeiffer, L. S. & Stafforst, T. Precision RNA base editing with engineered and endogenous effectors. Nature biotechnology (2023).

2Song, J., Zhuang, Y. & Yi, C. Programmable RNA base editing via targeted modifications. Nature chemical biology20, 277-290 (2024).

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