Nature子刊：高彩霞团队开发反向先导编辑系统，在人类细胞中实现高效、精准基因编辑

来源：生物世界 2025-06-05 10:03

中国科学院遗传与发育生物学研究所基因组编辑中心高彩霞团队（梁荣洪、汪珊为共同第一作者）在 Nature 子刊Nature Communications上发表了题为：Circular RNA-mediated inverse prime editing in human cells的研究论文。

该研究开发了一种解旋酶辅助的、环状 RNA 介导的反向先导编辑系统，拓宽了基因组编辑范围，显著提高了编辑效率，并在度和安全性方面展示了显著优势，有望成为疾病模型构建和基因治疗的有力工具。

在这项最新研究中，研究团队开发了一种反向先导编辑器（inverse Prime Editor，iPE）系统，该系统利用靶向链（TS）切口酶nCas9-D10A实现反向先导编辑。

研究团队最初通过将 nCas9-H840A 切口酶替换为 nCas9-D10A 来开发 iPE 编辑器。然而，这些 iPE 编辑器表现出有限的先导基因编辑效率，最高编辑效率率仅为 8.6%。

PE 与 iPE

研究团队推测，这种局限性可能是由于 iPE 编辑器内引物结合位点（PBS）的解旋效率低下所致。为解决这一问题，研究团队设计了环状 RNA（circRNA）介导的反向先导编辑器（ciPE），利用环状 RNA 的独特性质来提高反向先导编辑的效率。

ciPE

ciPE 编辑器带来了显著的改进，编辑效率提高到了 0.1%-24.7%。为了进一步提高编辑效率，研究团队引入了一种经过改良的 3 5 解旋酶 Rep-X 作为辅助蛋白，这使得反向编辑效率提高到了 2.7%-55.4%。

Rep-X 辅助的 ciPE

接下来，研究团队将 Rep-X 辅助的 ciPE 系统与现有的 PE 系统进行了比较，结果显示，Rep-X 辅助的 ciPE 系统相比PE、PAMless PE 及 TwinPE，在特定位点的编辑效率提高了数倍乃至超百倍。

为了检验 Rep-X 辅助的 ciPE 系统在疾病中的潜在应用，研究团队进一步验证了其在相关基因BRCA1和先天性黑蒙症相关基因RPE65中分别实现了 13.3% 和 9.5% 的反向基因编辑效率，而PAMless PE 系统的编辑效率分别是 5.7% 和 2.9%，TwinPE 系统则分别为 0.8% 和 0.5%。

对BRCA1和RPE65基因的编辑效率对比

众所周知，先导编辑器产生的脱靶编辑很少，但它们往往会产生更多的副产物，导致编辑纯度不够高，这限制了它们的临床应用。该研究证实，Rep-X 辅助的 ciPE 系统的编辑纯度远高于 PAMless PE 系统和 twinPE 系统，具有更高的基因编辑精度和安全性。

这些结果表明，Rep-X 辅助的、环状 RNA 介导的反向先导编辑系统，拓宽了基因组编辑范围，显著提高了编辑效率，并在精准度和安全性方面展示了显著优势，有望成为疾病模型构建和基因治疗的有力工具。