6月10日晚,北京大学魏文胜团队与合作者在顶刊Cell上“背靠背”带来了两项重磅研究成果,下面我们来简单了解一下:
在第1篇文章中,北京大学/昌平实验室的魏文胜带领团队与合作者报道了RNA结构驱动内源性ADAR完成精准高效的编辑。通过工程化设计的ADAR招募RNA(arRNA)来利用内源性腺苷脱氨酶(ADAR),提供了一种无需递送外源酶的安全、可编程的RNA编辑策略。然而,目前对ADAR作用机制的理解尚不完善,这阻碍了高效、精准arRNA的理性设计。

在此,该研究提出了LEAPER 3.0(利用内源性ADAR实现RNA可编程编辑),这是一个新一代的RNA编辑平台,它整合了AlphaFold 3结构预测以及系统的生物化学和细胞生物学分析,用以定义ADAR1或ADAR2与双链RNA之间的分子界面。这些认识使我们能够合理优化arRNA,从而将可编辑的序列范围扩展到以往难以编辑的位点,抑制双链区域内的旁观者编辑,并实现相邻腺苷酸之间的单核苷酸分辨。
总之,该研究阐明了arRNA介导编辑的结构和机制原理,并为理性设计高效、精准的A-to-I RNA编辑工具建立了一个框架。该研究第一单位为北京大学,共同第一作者为宋德力、刘歌行、张巍博士、任纪武、靳宣宣、孙洋龙和易泽轩,唯一通讯作者为魏文胜。
在第2篇文章中,北京大学/昌平实验室魏文胜与昆明理工大学陈永昌、季维智,以及上海交通大学医学院的王纪文合作,作为共同通讯作者报道了利用环形arRNA引导的外显子跳跃在猴子和人类患者中实现杜氏肌营养不良症的长期逆转。
杜氏肌营养不良症(Duchenne muscular dystrophy,DMD)是一种由DMD基因突变引起的致命性神经肌肉疾病,会导致进行性肌肉退化、活动能力丧失和过早死亡。在此,该研究应用LEAPER 2.0这一RNA编辑平台,通过环形ADAR招募RNA(circ-arRNA)来利用内源性腺苷脱氨酶,从而实现外显子跳跃。

通过作用于关键的剪接元件,circ-arRNA能够绕过引起移码的DMD突变,并通过依赖ADAR和不依赖ADAR的机制恢复抗肌萎缩蛋白的表达。在携带热点突变的DMD非人灵长类模型中,单次给药可实现持久的抗肌萎缩蛋白恢复和至少1.5年的持续运动功能改善,且未引发抗抗肌萎缩蛋白免疫反应。在一项首次人体研究中,三名患者接受了单次腺相关病毒(AAV)递送的circ-arRNA治疗后,产生了安全且剂量依赖的外显子跳跃,同时伴有运动和心肺功能方面的可测量改善。
据了解,这是国际上首次将RNA编辑技术应用于DMD患者的治疗。综合来看,在DMD非人灵长类模型、患者来源的心肌细胞以及接受治疗的患者中均实现了一致的抗肌萎缩蛋白恢复,这凸显了circ-arRNA介导的外显子跳跃作为DMD治疗策略的转化潜力。该研究第一单位为昆明理工大学,共同第一作者为郭文婷、唐慧贤、伊宗裔、张婷、袁鹏飞和王翠锦,最后通讯作者为魏文胜。
以上两篇文章的最后(唯一)通讯作者均为魏文胜,魏教授我们此前也介绍过,他1969年出生于江苏,1991年本科毕业于北京大学,1999年博士毕业于美国密歇根州立大学。此后他在斯坦福大学医学院进行博士后锻炼,还曾任助理研究员。2007年魏文胜回国加入了母校北京大学至今,目前为该校生命科学学院教授,BIOPIC、CLS和ICG的研究员,他还是基因编辑研究中心主任。

魏文胜是我国基因编辑领域的先驱,他致力于研发新型基因编辑工具,优化和改进现有编辑手段,将基因组编辑技术应用于高通量功能基因组学研究,同时结合表观修饰识别、动态成像等手段,研究癌症、感染等重大疾病发生发展的分子机制,为发展高效治疗手段提供新的药物靶点和思路。他在环状RNA和RNA碱基编辑等领域取得了一系列重要成果,本次的LEAPER 3.0就是在其前期开发的RNA编辑技术LEAPER1.0和2.0的再次升级;而本次在DMD治疗上的初步成功则是其从原创技术开发到相关技术不断升级完善,再到进行临床应用的一次成功尝试,也是其多年成果累积的一次成功转化,也标志着其原创的RNA编辑技术正逐渐从实验室的基础研究走向临床应用。

这几年,魏文胜也是重要成果不断,除了本次的两篇Cell,去年他就发表了1篇Nature和1篇Cell,持续带来重要研究。目前魏文胜教授已成立了“博雅辑因”等科技公司进行成果转化,他所开发的原创技术有望为更多“基因遗传病”患者带来福音。此前饶教授曾说道:魏文胜是我国在基因编辑相关技术最出色的科学家,其成果在世界的前列。而他也是饶教授列举的“几乎什么帽子都没拿到”的杰出学者典型。