RNA编辑新突破：张锋开发出超小型Cas13蛋白，可用单个AAV递送，突破体内递送瓶颈

2021

09/01

生物世界

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张锋教授最近在基因编辑领域可谓硕果连连。

撰文｜王聪

编辑 | 王多鱼

排版｜水成文

张锋教授最近在基因编辑领域可谓硕果连连。CRISPR基因编辑系统除了能对DNA进行基因编辑以外，其对RNA的编辑能力也是一个重要应用方向，作为CRISPR领域的奠基人之一，张锋对基于CRISPR的RNA编辑同样充满热情，这一领域最大的难题在于递送，但张锋刚刚为这一难题带来了重大突破。

2021年8月19日，张锋团队在 Science 发表论文，开发了一种全新的RNA递送平台——SEND。SEND系统是利用人类内的组分自组装为病毒样颗粒，与其他递送载体相比，所引起的免疫反应更少，更具安全性。张锋表示，SEND 技术可以补充现有的病毒递送载体和脂质纳米颗粒，以扩展向细胞递送基因和编辑疗法的工具箱。

一天后的2021年8月20日，张锋创立的基因编辑公司 Editas Medicine 宣布了一项名为SLEEK（SeLection by Essential-gene Exon Knock-in）的新型基因编辑技术的实验数据，该技术可以在基因组的特定位置以接近100%的效率敲入功能性基因，这是在多种细胞类型的基因编辑领域中最高的效率。

10天后的2021年8月30日，张锋团队在 Nature Biotechnology 期刊发表了题为：Compact RNA editors with small Cas13 proteins 的最新研究。

这项最新突破，张锋实验室从数千个Cas13酶中找到了一个最小的Cas13酶——Cas13bt，它的大小只有其他Cas13酶的一半，这就意味着这种“超小型”RNA编辑工具可以被装进单个AAV病毒中，从而实现体内的RNA编辑。

张锋表示，这项成果突破了Cas13的体内递送的瓶颈，为寻找更好的RNA编辑工具酶提供了路径和线索。这次发现的超小型Cas13酶意味着我们需要更多地探索自然多样性，自然界还有更多的新系统等待发现。

在这项研究中，张锋实验室确定了名为Cas13bt的Cas13酶新版本，然后将其整合到张锋实验室之前开发的两个RNA编辑工具中——REPAIR和RESCUE，这两个RNA编辑工具分别能将腺苷转化为肌苷（A to I），胞苷转化为尿苷（C to U）。

通过一些调整后，张锋实验室发现Cas13bt可以成功修改RNA，而其脱靶范围与Cas13的早期版本相似。

与基于CRISPR的DNA编辑器类似，RNA编辑器通常太大而无法装入AAV病毒载体中进行递送（或者无法装入单个AAV病毒载体中），而AAV病毒载体是目前最成熟有效的体内基因治疗递送载体，这就意味着RNA编辑器难以对患者进行体内给药，临床应用前景将大打折扣。

在这项研究中，张锋团队将修改后的Cas13bt成功装载到AAV2载体中，从而有望解决RNA编辑的递送难题，张锋认为递送是整个RNA编辑领域的主要难题。

该研究结果显示，AAV2载体递送的Cas13bt的RNA编辑效率目前还低于直接质粒转染的编辑效率，这也表明，该领域还有很大的发展和进步空间。

张锋表示，AAV病毒载体是众多递送载体之一，现在正在探索AAV载体，是因为AAV是目前最成熟的递送载体之一，但实验室也在研究其他递送系统，他还表示，需要探索更多的递送系统，因为不同的方法对不同的组织效率不同，希望从中找到最好的一种。

2013年1月，张锋在 Science 期刊发表论文，首次将CRISPR-Cas9基因编辑技术成功应用于哺乳动物和人类细胞。这一突破让他一夜成名，成为世界范围内最炙手可热的生物学家（之一）。在此之后，张锋在CRISPR领域可谓全面开花，经典CRISPR、DNA碱基编辑、RNA编辑、基于CRISPR的病原体检测，并参与创立多家生物医药公司。

近年来，张锋一直致力于改进基因治疗的递送难题，今年以来，张锋甚至将其大部分精力投入到这一方向。就在不久前的8月19日，张锋团队在 Science 发表论文，推出了一种全新形式的mRNA递送技术——SEND，SEND的核心是逆转录病毒样蛋白PEG10，它能够与自身的mRNA结合并在其周围形成球型保护囊。

张锋团队使用SEND系统将CRISPR-Cas9基因编辑系统递送到小鼠和人类细胞并成功编辑了目标基因。这将为基因治疗提供一种全新的递送载体，SEND系统是利用人类内的组分自组装为病毒样颗粒，与其他递送载体相比，所引起的免疫反应更少，更具安全性。