不再屈居CRISPR 之下？專訪Joshua Rosenthal 教授 - 基因線上

RNA Editing vs. CRISPR. 說起RNA 編輯與CRISPR 的比較，Rosenthal 教授指出CRISPR 運用的編輯蛋白Cas9 來自於細菌，而且大部分CRISPR 技術仍只能在 ... 繁體 简体 Navigate Youareat:Home»人物專訪»RNA編輯崛起，不再屈居CRISPR之下？專訪JoshuaRosenthal教授 自從CRISPR技術發展以來，基因編輯長久都被CRISPR的光環佔據，但近年RNA編輯逐漸興起，更有著能顛覆基因編輯世界的潛力。

「多虧了COVID-19疫苗，現在每個人都知道mRNA。

RNA變成了超級明星，但在過去10年以前，人們對它並不那麼熟悉。

」芝加哥大學（UniversityofChicago）海洋生物實驗室的神經生物學家JoshuaRosenthal教授說道。

作為一名RNA和頭足類生物科學家，Rosenthal教授從事許多研究關注海洋生物體內的自然RNA編輯機制，近年更成立新創公司KorroBio，主力發展RNA編輯，發揮RNA技術的臨床潛力。

基因線上編輯團隊獨家專訪Rosenthal教授，探究最新RNA編輯在基礎研究到臨床應用之趨勢。

  從魷魚神經元發現自然RNA編輯 Rosenthal教授接觸RNA編輯的淵源，可以回溯到他的博士論文階段，當時他進行生物物理學研究，以生理學家AlanHodgkin、AndrewHuxley提出的離子通道機制為主題，探討魷魚的巨大軸突（giantaxon）如何傳遞動作電位。

「當時我試著複製魷魚的鈉、鉀離子通道，但一直沒辦法取得完整的互補DNA（cDNA）。

剛好那段時間碰上神經生理學家PeterSeeburg發表一份研究，首度提出RNA編輯和麩胺酸受體（glutamatereceptor）的關係。

我才終於想通原來是RNA編輯導致互補DNA出現了核苷酸殘基。

」Rosenthal教授說道。

   「接著我在不同蛋白質上做了很多RNA編輯的嘗試，後來在戈登會議（GordonConference）上我認識了優秀的生物資訊學家EliEisenberg教授，展開了研究頭足類動物的計畫。

」於是兩人在魷魚的神經轉錄組中發現了超過100,000個RNA編輯位點，這還只是具有轉譯蛋白質的功能片段而已。

Rosenthal教授笑稱這已經比其他生物高過好幾個數量級。

由RNA基礎研究轉往臨床應用 Rosenthal教授研究初期多投注在RNA分子機制的基礎研究上，但這些實驗需要昂貴的設備器材，也仰賴資助單位的資金，因此在2000年左右，他開始把注意力轉往RNA編輯的實際應用。

早在CRISPR盛行以前，Rosenthal教授就意識到RNA編輯的治療用途。

2000年初期也正好是RNA干擾（RNAi）機制被提出的時期，這間接影響Rosenthal教授在波多黎各大學（UniversityofPuertoRico）擔任教授時，設計了以RNA導引編輯特定疾病基因片段的系統。

Rosenthal教授回憶，「我們在大家都還沒開始關注RNA編輯時的那些年獨自努力，後來CRISPR引起炫風般的大革命，RNA編輯也開始獲得重視。

可以說一開始我們是為了募得資金而努力，後來回頭看卻成了一項有趣的嘗試。

」 RNA可編程性（programmability）治療暫時性疾病優勢 許多臨床治療著眼罕見遺傳性疾病或永久病症，對於這類疾病，創新技術如CRISPR很快就獲得矚目，但是Rosenthal教授認為RNA編輯的潛力更大，「RNA編輯的暫時性與可編程性（programmability）是兩項重要的特質。

」因為對於短期疾病治療而言，如果用永久性的基因編輯來解決顯得太多餘；在這一點上，RNA編輯是佔有優勢的。

要治療那些維持數天、數個月的疾病，通常採取緩解疼痛的治療方式，例如小分子藥物阿斯匹靈（aspirin），患者需要在一定時間間隔重複服用，又或者能有效緩解疼痛的鴉片類藥物，也可能產生成癮的負面效果。

因此若能用既存人體體內的RNA發展出短時間內不具成癮性的療法，將非常具有價值。

  RNAEditingvs.CRISPR 說起RNA編輯與CRISPR的比較，Rosenthal教授指出CRISPR運用的編輯蛋白Cas9來自於細菌，而且大部分CRISPR技術仍只能在體外進行。

相較之下，RNA編輯蛋白ADAR（AdenosinedeaminasesactingonRNA）天然存在許多生物體中，這意味著不需要外來切割蛋白的輔助之下就能執行RNA編輯的功能。

Rosenthal教授認為這項特質也使得RNA編輯在相關療法的核准上更有優勢。

CRISPR還有脫靶效應（off-target）的隱憂，儘管RNA編輯也不能完全避免這個現象，但它不像DNA編輯會對基因組產生永久更動的嚴重影響。

另外相較DNA編輯在分化初期的細胞較有效，RNA編輯更適合在分裂期後（post-mitootic）細胞中作用，例如再生能力差的神經細胞。

Rosenthal教授分享RNA編輯勝出DNA基因治療的另一點，是能夠動態調節基因表現。

因為隨著單細胞定序進展，現在已知不同細胞群在基因表現上差異性很大，而過往基因治療以組織、器官為單位，要調節單一基因表現難度很高，RNA編輯則能夠做到更彈性調節基因，也不用擔心基因過度表現（over-expression）或低度表現（under-expression）。

RNA編輯領域新創崛起 Rosenthal教授提及，5年前發展RNA編輯的新創公司仍相當少見，除了荷蘭生技公司ProQRTherapeutics，如今這個領域已吸引大量資金投入，包含Rosenthal教授推動成立的KorroBio。

KorroBio總部位在美國麻州劍橋，該公司已經在去年完成9,150萬美金A輪募資，也成功吸引到生技創投AtlasVenture投資。

      美國其他知名發展RNA編輯的新創，包含同樣位在麻州劍橋的BeamTherapeutics，以及位在華盛頓州西雅圖的ShapeTherapeutics，以及加州聖地牙哥的ADARxPharmaceuticals。

  獨家彙整：6間焦點企業解密RNA編輯趨勢（基因線上國際版） 編輯蛋白ADAR的應用挑戰 RNA編輯發展不是毫無阻礙，隨著新興療法走向越來越體積小的治療途徑，RNA編輯也面臨到需要改善編輯系統大小的挑戰。

Rosenthal教授預期未來FDA核准以寡核苷酸（oligonucleotide）為基礎的療法中，長度很少會大於20個核苷酸。

「我認為主要的發展阻礙，是需要設計出對ADAR有效的、小的引導RNA（guideRNA）；另一種解決方法，則是設計一個系統能將ADAR的催化區域和反義RNA（antisenseRNA）結合，用來引導RNA，這個構造也能夠形成雙股RNA穩定ADAR的活性。

」Rosenthal教授分析道。

人體內有兩種ADAR基因，但並不是所有細胞的都有完整的基因表現，此外，人體內生的ADAR蛋白不會編輯所有的腺苷（adenosine），致使RNA編輯效率偏低。

因此，藉由工程化ADAR(engineeredADARs)則能夠有效改善這些困境。

Rosenthal教授與來自加州大學戴維斯分校（UCDavis）的結構生物學家PeterBeal博士共同合作，Beal博士的研究專長即為工程化ADAR技術。

  Rosenthal教授特別提到一個工程化ADAR的案例，以E488Q突變點為例，它能提高ADAR催化的活性，但是會導致更多脫靶現象。

為了克服這個問題，Beal博士團隊對ADAR不同殘基進行誘導突變，儘管這會降低整體編輯效率，但能有效改善脫靶的發生機率。

RNA編輯未來發展 ADAR並不是唯一能夠進行RNA編輯的編輯蛋白，其他如AID/APOBEC胞苷去胺酶（cytidinedeaminase）和tRNA腺苷脫氨酶（adenosinedeaminase）也可以編輯mRNA，Rosenthal教授認為這些編輯蛋白技術還有可以改良的空間。

身為一位海洋生物領域研究者，Rosenthal教授經常觀察海洋環境，他也相信大自然中還潛藏很多關於新型 DNA或RNA編輯的線索。

「我仍然對魷魚中的RNA編輯如此多產感到驚訝。

一旦我們弄清楚這一點，我認為我們將可以利用這些經驗開發新的療法。

這說明了，如果你偶然發現了一些奇怪的東西，那裡可能有一座仍未開發的金礦。

」Rosenthal教授總結道。

採訪、作者：RajaneeshK.Gopinath編譯：Kathy 延伸閱讀：RNA藥物對抗疾病！2021持續閃耀！ 參考資料：1.https://www.geneonline.com/years-after-playing-second-fiddle-to-crispr-rna-editing-comes-into-its-own-an-interview-with-dr-joshua-rosenthal/ ©www.geneonline.news.Allrightsreserved.基因線上版權所有未經授權不得轉載。

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