Nature子刊：刘如谦团队通过定向进化，提高先导编辑效率|dna|rna|先导|刘如谦|基序|细胞|编辑

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

2019 年，刘如谦教授团队在Nature期刊发表论文，开发了新一代基因编辑技术——先导编辑（Prime Editing，PE），能够在无需 DNA 双链断裂或外源供体 DNA 的情况下，精确引入几乎任何特定的 DNA 改变，包括碱基替换、缺失和片段插入。先导编辑利用逆转录酶（RT）和一种可编程的切口酶（例如 Cas9 切口酶），并由 pegRNA 引导，该 pegRNA 同时负责识别靶位点和期望的编辑内容。当 Cas9 切口酶结合并切割 DNA 单链后，pegRNA 上的引物结合区（PBS）会与被切开的 DNA 链配对，从而启动逆转录模板的逆转录，并将所需的编辑直接整合到基因组中。

如今，先导编辑已在基础科学、农业以及基因治疗领域得到广泛应用。例如，先导编辑在临床试验中精准修复了慢性肉芽肿病患者造血干细胞中 NCF1 基因的 2 个碱基缺失，使血液细胞中的 NADPH 氧化酶活性得以恢复，并带来临床获益。几乎所有先导编辑的应用都将受益于编辑效率更高的系统，这不仅能够拓展新的应用方向，还能提升临床疗效，并增强基础科学研究发现。

2026 年 5 月 20 日，刘如谦教授团队在Nature Biotechnology期刊发表了题为：Directed evolution of small RNA-stabilizing motifs that improve prime-editing efficiency 的研究论文。

该研究开发了一个名为PE-PRISM的高通量筛选平台，成功筛选并定向进化出来一批能够高效保护 pegRNA 的 RNA基序，搭载这些全新 RNA 基序的先导编辑系统，基因编辑效率得到了大幅提升，并在体内基因治疗中大放异彩。

pegRNA不仅负责指导先导编辑器找到目标位点，还携带着编辑模板，其稳定性对于先导编辑的高效运转至关重要。面对细胞中充满核酸酶的恶劣环境，裸露的 pegRNA 极易被降解，为了保护 pegRNA，研究人员在它的 3′ 端添加了一个 RNA 基序。但这一基序不仅体积大、合成困难，且保护效果已达瓶颈。

先导编辑（PE）系统的性能已通过对其蛋白质和小 RNA 组分的系统性工程优化得到提升，但附加在 pegRNA 3′ 端的 RNA 基序，尚未得到广泛研究。

在这项最新研究中，研究团队提出PE-PRISM，这是一种高通量混合筛选方法，用于在人类细胞中鉴定并优化 pegRNA 3′ 端 RNA 基序。研究团队利用 PE-PRISM 在四个迭代文库中评估了 2858 种 RNA 基序，包括天然及工程改造的假结（Pseudoknot）、G-四链体和逆转录酶招募元件。

在筛选中，研究团队发现了多个体积小巧、并能屏蔽细胞内核酸酶攻击的候选 RNA 基序。然后，研究团队采用结构导向的诱变和组合变异筛选对候选 RNA 基序进行定向进化，最终获得了经工程改造和进化优化的假结变体tevo2.0、eHAV和eSBRMV1-A。在针对 847 个致病性 ClinVar 变异的筛选中，表现最佳的基序在超过 90% 的编辑事件中优于广泛使用的 tevopreQ1 基序。