锌指核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶、CRISPR-Cas系统和CRISPR-Cas衍生物(胞嘧啶和腺苷碱基编辑器)等属于基因组编辑工具，已广泛应用于基因组操作并显示出了巨大的应用潜力。ADAR (Adenosine deaminase acting on RNA) 是一类在人体内各组织中广泛表达的腺苷脱氨酶，能够催化RNA分子中腺苷A→肌苷I（鸟苷G）的转换。随着基因组编辑技术的发展，RNA碱基编辑技术也逐渐被人们所熟知。2019年，Nature Biotechnology杂志报导了新型RNA编辑技术LEAPER。由于RNA编辑是可逆的和可调节的，不会对基因组造成永久性的改变，这种可逆的、易于调控的编辑方式在安全性上可能更具优势[1]。内源编辑酶的编辑效率以及arRNA可能使目标编辑位点邻近的碱基发生脱靶编辑是影响该技术进一步发展的局限所在，因此该技术仍需进一步优化升级。
近日，北京大学生命科学学院魏文胜教授在Nature Biotechnology杂志在线发表文章Engineered circular ADAR-recruiting RNAs increase the efficiency and fidelity of RNA editing in vitro and in vivo。研究强调了arRNA对剪辑编辑效率的重要性，解决了制约LEAPER系统发生的线性arRNA不稳定的问题，运用可招募ADAR的环形RNA（circular ARAR-recruiting RNA, circ-arRNA）实现了编辑效率提升。
作者研究发现，LEAPER中arRNA的表达丰度对编辑效率至关重要，且5’帽和3′ poly(A)尾巴不会对效率产生干扰。相较于CMV启动子，U6启动子在表达circ-arRNA方面具有更高的效率。
Circ-arRNA相对于线性的arRNA具有更高的稳定性，可以避免核酸内切酶的切割。随后，作者探索了circ-arRNAs是否能对内源性转录本进行有效的靶向RNA编辑。如图1所示，在20个内源转录本位点中，排除3个位点可能存在结构干扰外，其中17个位点的circ-arRNAs编辑效率高于相应的线性arRNA平均3倍以上，编辑效率可维持13天以上。作者使用腺相关病毒(AAV)将circ-arRNAs传递到HEK293T细胞、人原代肝细胞和人大脑类器官，实现了circ-arRNAs对内源转录本高效、持久的RNA编辑。该结果在T4连接酶体外合成的circ-arRNA中得到了验证，结果实现了更加高效的靶向编辑（相较arRNA效率提高5倍以上），与遗传编码的circ-arRNA具有类似的特征。
图1. Circ-arRNAs对内源性转录本进行高效、持久的可编程RNA编辑
邻近碱基的脱靶编辑（bystander off-target editing）是实现更加精准的单碱基编辑，以及体现技术高度特异性的关键。作者通过转录组分析，验证了circ-arRNAs的编辑特异性。在293T细胞中转染circ-arRNA151-PPIA进行全转录组分析发现，与对照组相比circ-arRNA151-PPIA转染组的脱靶编辑数更少。
ADAR蛋白的底物为双链RNA，靶向RNA与circ-arRNA形成的双链区域内的腺苷酸会有不同概率的脱氨风险[2]。如图2所示，基于这种催化反应的特性，作者发现在线性arRNAs或环形arRNAs中删除靶向腺苷对面的核苷酸时，靶向RNA编辑完全被消除了。因此，作者通过删除circ-arRNA覆盖区域中与不需要的腺苷相反的核苷酸，减少临近碱基的脱靶编辑。
图2. 工程化的circ-arRNAs减少脱靶编辑
综上所述，LEAPER 2.0具有更大的应用潜能。工程化的circ-arRNAs可以提高TP53W53X转录本的靶向编辑率。使用scAAV将circ-arRNA递送至Hurler综合征疾病模型小鼠体内，可以成功修复Idua致病突变并恢复IDUA的酶催化活性。总的来说，LEAPER 2.0能够实现精确、高效的RNA编辑，广泛适用于治疗和基础研究。
延伸阅读
值得注意的是，Nature Biotechnology同一期刊登了美国加州大学圣迭戈分校Prashant Mali 教授的文章Efficient in vitro and in vivo RNA editing via recruitment of endogenous ADARs using circular guide RNAs，研究设计cadRNAs来招募内源性ADAR，极大地提高了可编程RNA编辑的效率和持久性。cadRNAs为RNA编辑提供了一种有趣的模式，但在一些方面值得进一步研究：
1. 编辑框架的针对性优化；
2. 将额外的ADAR招募域耦合到cadRNA上也可能进一步帮助提高编辑产量；
3. 通过碱基修饰提高 cadRNA 功效；
4. RNA（i）干扰效应的产生；
5. 长反义链对靶mRNA翻译蛋白的影响；
6. 长时间cadRNA积累的影响。
背靠背文章链接：https://www.nature.com/articles/s41587-021-01171-4.pdf
两篇背靠背文章分别发掘了可招募ADAR的环形RNA，能够提高RNA编辑的效率。不管是LEAPER 2.0系统还是cadRNAs均能够实现精确、高效的RNA编辑。为RNA编辑技术广泛应用于基础研究和治疗提供了指向性的效果。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41587-021-01180-3.pdf
参考文献：
[1]. Qu, L. et al. Programmable RNA editing by recruiting endogenous ADAR using engineered RNAs. Nat Biotechnol 37, 1059-1069 (2019).
[2]. Eggington, J. M., Greene, T. & Bass, B. L. Predicting sites of ADAR editing in double-stranded RNA. Nat. Commun. 2, 319 (2011).