CRISPR 又一新突破反轉 RNA 突變的 REPAIR 技術

哈佛大學布洛德研究所（Broad Institute）及麻省理工學院（MIT）科學家於近日開發出一款能透過 CRISPR 編輯人類細胞中的 RNA，且不會改變基因體的新技術。這項技術對於未來研究及疾病治療將有極大的幫助。研究團隊指出，基因編輯首要目標是提升致病性突變的修復能力，雖然他們有很好的基因編輯能力，但卻常使其蛋白質失去原本的作用，而這個新穎的 RNA 編輯技術提供他們更好的機會，在所有種類的細胞中恢復蛋白質的作用，進而治療更多疾病。

這篇研究刊登於科學期刊（Science），主要作者張峰（Feng Zhang）教授及其團隊將這個新穎的CRISPR系統稱為「可編程的A被I取代的RNA編輯方法（RNA Editing for Programmable A to I Replacement，簡稱REPAIR）」，此系統可精準地編輯哺乳動物細胞單一個 RNA 核苷酸（nucleotide），也能反轉致病性（disease-causing）RNA突變以及應用於其他疾病治療和基礎科學研究。

REPAIR 能標靶個體的 RNA 代碼（letters）或核苷酸，將腺苷（adenosines，A）轉換成肌苷（inosines，I），此時細胞會把它錯認為鳥苷（guanosines，G）。當這些代碼有一個鹼基改變，就可能使人生病。而最常見的突變為 G 變成Ａ，其中包含局部癲癇（focal epilepsy）、杜氏肌肉萎縮症（Duchenne muscular dystrophy）、巴金森氏症（Parkinson’s disease）都有突變的情形。然而，REPAIR能反轉任何細胞類型中致病性 G 變成Ａ 突變的情形。

該研究另一個作者 David Cox 指出，DNA 編輯會帶來永久性基因體改變，但 RNA 編輯卻提供一個更安全且更彈性的方法來修正細胞的表現。因為RNA 會自然降解（degrades），因此 REPAIR 在修復突變點時，提供一個自然修復的方式，並不會影響整個基因體表現。

REPAIR 是使用一種名為 CRISPR-Cas13 的酵素進行 RNA 編輯，與常見的 Cas9 不同，Cas13 只會標靶 RNA。他們選擇普雷沃氏菌（Prevotella bacteria），因為 Cas13b 在其中有最佳的活性。隨後，研究團隊讓 Cas13b 喪失「剪切（scissor-like）」的活性，並將它和 ADAR2 蛋白相互融合，進而在人體中，將 RNA 上的腺苷轉變為肌苷。

為了證實 REPAIR 用於疾病治療可行性，研究團隊人工合成范康尼氏貧血（Fanconi anemia）及 X 染色體腎性尿崩症（X-linked nephrogenic diabetes insipidus）致病性突變，然後植入人類細胞中，最後利用 REPAIR 修復這些RNA突變。除此之外，研究團隊更提升了 REPAIR 的專一性，使全轉錄體中的可檢測脫靶編輯數目從 18385 大幅降低到 20，而且 REPAIRv2 系統編輯 RNA 的效率最高可達 51%。

最後，而且也是最重要的一點，就是張鋒與布洛德研究所（Broad Institute）及麻省理工學院（MIT）共同宣布，將免費提供學術界使用REPAIR技術，勢必引起廣大的迴響。

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