CRISPR-Cas9 系統能夠高效編輯 DNA，它的出現已經(jīng)徹底改變了基因組醫學(xué)。然而，其對 DNA 的編輯是不可逆的，存在永久性脫靶風(fēng)險，在一定程度上限制了其臨床應用。
RNA 作為遺傳信息從 DNA 向蛋白質(zhì)的傳遞過(guò)程中的橋梁，其源源不斷地從 DNA 轉錄而來(lái)，因此，對 RNA 進(jìn)行編輯具有瞬時(shí)性和可逆性，成為基因編輯療法的一種更安全的替代方案。然而，當前主流的 RNA 編輯工具--CRISPR-Cas13，存在著(zhù)一種重要缺陷--"旁系切割"：在識別目標 RNA 時(shí)也可能會(huì )無(wú)差別切割細胞內的其他RNA，可能引發(fā)嚴重的細胞毒性，這一問(wèn)題長(cháng)期阻礙了其臨床應用。
2025 年 8 月 18 日，耶魯大學(xué)可愛(ài)龍團隊在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Cell 上發(fā)表了題為：Conversion of IscB and Cas9 into RNA-guided RNA-editors 的研究論文。
該研究對 Cas9 的祖先 IscB 以及 Cas9 自身進(jìn)行了工程化改造，刪除了其 TID/PID 結構域，將它們從原本的 RNA 引導的 DNA 編輯器轉換為 RNA 引導的 RNA 編輯器，并展示其在可變剪切干擾、反式剪接及 RNA 堿基編輯中的應用潛力，其性能可媲美甚至超越了 Cas13，且更具安全性，為 RNA 療法、基因調控及基礎研究提供了全新選擇。
如何將 DNA 剪刀變成 RNA 手術(shù)刀？
作為 II 型 CRISPR-Cas 系統的效應蛋白，Cas9 利用相關(guān)的 crRNA/tracrRNA 作為向導，在匹配的目標 DNA 處打開(kāi) R-loop，并通過(guò)其 HNH 和 RuvC 核酸酶結構域引入 DNA 雙鏈斷裂（DSB），進(jìn)而產(chǎn)生 DNA 編輯效果。
2021 年，張鋒團隊發(fā)現了 Cas9 的祖先--IscB，這是一種來(lái)自 IS200/605 轉座子家族的 RNA 引導的歸巢核酸內切酶。IscB 蛋白的大小是典型的 Cas9 蛋白的三分之一到一半，缺少 Cas9 中的 REC 結構域，它采用了與 Cas9 類(lèi)似的整體架構，通過(guò)相同的機制在 DNA 目標處進(jìn)行搜索和切割。IscB 尺寸小且具有可調的 DNA 切割活性，這使其成為 CRISPR 2.0 型基因組編輯應用的理想平臺，例如堿基編輯和先導編輯。雖然天然存在的 IscB 在人類(lèi)細胞中的編輯效率較低，但已有多項研究表明，經(jīng)過(guò)工程化改造的 IscB 能夠實(shí)現更高的插入或刪除以及堿基編輯效率。
實(shí)際上，作為 Cas9 的祖先，IscB 天然具備識別并結合單鏈DNA/RNA 的能力，但其在細胞內更傾向于識別和切割雙鏈 DNA。在這項最新研究中，研究團隊發(fā)現了關(guān)鍵奧秘--IscB 對 DNA 的識別依賴(lài)于 TID 結構域（Target-Adjacent Motif Interaction Domain），使其在細胞內傾向于與雙鏈 DNA 結合，忽略了 RNA。
基于這一發(fā)現，研究團隊對 IscB 進(jìn)行了工程化改造，開(kāi)發(fā)出了刪除 TID 結構域的 IscB--R-IscB（RNA-targeting IscB），其徹底失去了對雙鏈 DNA 的結合和切割能力，而保留了識別單鏈 DNA/RNA 的能力，其對單鏈 RNA 具有極強的親和力，遠超 Cas13。
四大應用場(chǎng)景：從調控到修復全面覆蓋
接下來(lái)，研究團隊驗證了 R-IscB 作為 RNA 引導的 RNA 編輯器的實(shí)際效果--
1、RNA 剪接調控，例如，靶向杜氏肌營(yíng)養不良癥（DMD）致病基因的異常剪接位點(diǎn)，成功實(shí)現了突變外顯子跳躍，單次編輯使致病 mRNA 水平下降為之前的 1/8，效果媲美已上市的反義寡核苷酸（ASO）藥物，且無(wú)高劑量脫靶風(fēng)險。
2、反式剪接，R-IscB 還能夠在細胞中實(shí)現有效的反式剪接，將正確的 mRNA 外顯子片段引入突變 mRNA 的剪接位點(diǎn)，實(shí)現包括點(diǎn)突變、多點(diǎn)突變、外顯子插入/缺失等多種錯誤的修復，有望用于簡(jiǎn)化囊性纖維化等復雜突變類(lèi)型遺傳病的治療。
3、RNA 堿基編輯，將 R-IscB 與腺苷脫氨酶 ADAR2 融合， 實(shí)現了 A-to-I 的 RNA單堿基精確替換，可用于在 mRNA 水平修復致病點(diǎn)突變。
4、RNA 切割降解，通過(guò)對 R-IscB 的 HNH 核酸酶結構域進(jìn)行工程化改造，進(jìn)一步提高了其對單鏈 RNA 的切割活性，在細胞中顯著(zhù)降低目標 mRNA 的水平。
顛覆性?xún)?yōu)勢：超越 Cas13
相比當前主流的 RNA 編輯工具--Cas13，R-IscB 具有多種顛覆性?xún)?yōu)勢--
1、零毒性：細胞生長(cháng)實(shí)驗證實(shí)，R-IscB 處理組細胞無(wú)死亡或形態(tài)異常，而 Cas13 處理組細胞在 24 小時(shí)內大量凋亡；
2、超高活性：在剪接調控、RNA 切割等場(chǎng)景中，效率碾壓 Cas13；
3、小型化：R-IscB 的尺寸僅有 Cas13 的一半，更易裝載于 AAV 病毒載體，適合進(jìn)行體內遞送，用于體內 RNA 編輯；
4、技術(shù)普適性：研究團隊使用相同策略成功改造 4 種 Cas9 變體--NmeCas9、SaCas9、CjCas9、Cas9d，均使其獲得了高效的 RNA 編輯能力。
該研究的亮點(diǎn)：
刪除或破壞 TID 結構域會(huì )將 IscB 轉變?yōu)橐环N RNA 編輯酶--R-IscB；
R-IscB 的活性與 Cas13 相當，但沒(méi)有明顯的細胞毒性；
R-IscB 具有穩健的剪接干擾、A to I 編輯和反式剪接能力；
同樣的方法將幾種 Cas9 轉變?yōu)楦咝У?RNA 編輯器。
總的來(lái)說(shuō)，該研究通過(guò)"做減法"，刪除了 IscB 或 Cas9 中的 TID/PID 結構域，讓它們從"基因剪刀"轉變?yōu)?quot;RNA手術(shù)刀"，這項研究突破了 RNA 編輯的技術(shù)瓶頸，帶來(lái)了高效且更具安全性的 RNA 編輯新工具，為 RNA 療法、基因調控及基礎研究提供了全新選擇。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00854-2
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