基因編輯新紀元？RNA 編輯技術回顧與比較| GeneOnline News

相較於雙股螺旋DNA，RNA 研究發展和新藥開發的相關知識、技術則前進得較為緩慢。

科學家於1960 年代發現mRNA）的存在，但是RNA 編輯技術的應用一直 ... 繁體 简体 Navigate Youareat:Home»專題報導»基因編輯新紀元？RNA編輯技術回顧與比較 相較於雙股螺旋DNA，RNA研究發展和新藥開發的相關知識、技術則前進得較為緩慢。

科學家於1960年代發現mRNA）的存在，但是RNA編輯技術的應用一直到1990年代開始起步，直至最近20年間，RNA相關的疫苗研發、新藥開發、核准與上市才蓬勃發展。

儘管DNA編輯技術發展較成熟，但DNA編輯發生後就無法回復，是技術發展的一大限制。

相較之下RNA編輯較具有可以修復的彈性，產生的不良反應也比較少。

本期基因線上GeneOnline專題聚焦這項具有潛力的基因編輯技術，分別回顧RNA編輯技術發展歷程、產業動態、專家訪談3大面向，深度介紹RNA編輯的發展進程。

延伸閱讀：自然RNA修飾，基因檢測的新興潛力股！專訪中研院莊樹諄研究員 話說從頭：RNA編輯的起源  RNA編輯的起源，可以回溯到1986年單細胞原蟲體內觀察到的現象。

RobBenne和幾位科學家發表於《Cell》研究發現，原蟲粒線體中轉移突變的細胞色素氧化酶基因轉錄本，帶有4個非由DNA編碼來的外插尿嘧啶（Uracil）序列。

他們於是把尿嘧啶的插入現象，也就是RNA在轉錄後修飾，使其與DNA序列不相應的機制，命名為「RNA編輯」。

隔年，L.M.Powell與另一批科學家很快就在哺乳類體內也發現類似的現象，甚至更為驚人：當RNA編輯將特定序列修飾為終止密碼子（stopcodon），RNA小變動便會使其轉譯出截然不同的蛋白質。

自此，RNA編輯被用於泛指RNA轉錄後的修飾機制，一般而言可依其運作方式分為兩大類。

第1類指RNA插入/刪除（insertion/deletion）現象，此類編輯機制發生在轉錄形成成熟RNA以前，會更動基因組長度。

第2類編輯機制則不會改變RNA總長，而是藉由更動核酸的鹼基對影響其後續作用。

以上2類修飾都會與原始RNA模板產生不同的轉譯結果，也間接提高了生物的遺傳多樣性。

RNA編輯機制一覽：A-to-I、C-to-U及其他 至於RNA編輯涵蓋哪些機制，以下分別從A-to-I、C-to-U和其他兩種衍伸類型，介紹RNA編輯的技術核心。

1.Adenosinetoinosine（A-to-I）編輯 A-to-IRNA編輯是由ADAR催化發生的反應。

ADAR辨識並解開雙股RNA後，將腺苷（A）置換成肌苷（I），是生物體最主要出現的RNA編輯形式。

 A-to-I編輯是人體中最常見的RNA編輯機制，人體內這種基因編輯機制的作用目標是Alu元件（Aluelement）。

Alu元件是一段特殊基因片段，它在人類基因體中高度重複出現，佔據11%的基因片段，且人體全部Alu元件中至少包含1億個A-to-I編輯位點，如果這些片段的RNA編輯功能異常會造成神經退化性疾病。

A-to-Iediting/圖片來源：ReferenceModuleinBiomedicalSciences(2019) 2.Cytidinetouridine（C-to-U）編輯 C-to-URNA編輯發生於單股mRNA，催化C-to-U編輯的酵素是APOBEC，APOBEC不僅執行RNA編輯，也會催化特定形式的DNA編輯。

  最早在生物體內被發現的C-to-U編輯案例，與小腸載脂蛋白apo-B48和肝載脂蛋白apo-B100有關。

這兩種蛋白質分別在小腸與肝臟作用，但回溯到上游基因轉錄過程，兩種蛋白源自相同的DNA序列，是因為轉錄過程的基因模板發生C-to-U編輯作用，才造成轉譯出兩種完全不同的蛋白質。

C-to-U相較於A-to-I編輯在生物體內相當少見，但若功能異常，仍會導致嚴重疾病。

C-to-Uediting/圖片來源：ReferenceModuleinBiomedicalSciences(2019) 3.應用CRISPR-Cas的RNA編輯技術（Cas-basedADAR） Cas-ADAR是一種結合DNA編輯與RNA編輯的技術，它的原理是透過執行DNA編輯的Cas9蛋白，和單股導引RNA（sgRNA）結合，再去編輯目標mRNA。

這項技術的好處是既能表現DNA編輯的高編輯效率，也能顧及RNA編輯低脫靶效應（off-target）的優點。

Cas-ADAR與目標RNA的結合力相當高，近幾年有研究便透過以RNA為標的的Cas9（RCas9）技術，修復小鼠體內導致肌肉強直症（myotonicdystrophy）基因。

4.PPR編輯技術 Pentatricopeptiderepeat（PPR）蛋白廣泛存在植物體內，它會結合植物粒線體或葉綠體的基因轉錄本，修飾其RNA序列進而影響植物的光合作用、呼吸作用等功能，這類蛋白的潛力也被應用至RNA編輯技術領域。

在人類現有疾病中，約有15%和RNA編輯異常功能有關，非編碼RNA的基因活性失調更是許多疾病的起因，PPR正好能在其精準編輯的特性上補足臨床應用的需要。

已有研究在人類與小鼠模型中透過PPR蛋白修飾與眼部和神經疾病相關的RNA，將來可能作為老年性黃斑部病變的治療方式。

此外改良的PPR編輯技術也可引導RNA轉錄本在細胞內定位，以提升讀取RNA轉錄本產出蛋白質的效率。

各有千秋：RNA編輯vs.CRISPR  回到基因編輯的技術發展史，不能不提到DNA編輯的霸主CRISPR。

簡單而言，它的原理是透過人工改造形成的單股導引RNA與Cas9蛋白作用後，在DNA序列上執行定點切割。

CRISPR最大技術問題便在於，對基因組造成永久的更動，所造成後續效應不論在生物體本身或者倫理層面都引發相當爭議。

相較之下，儘管RNA編輯技術成本較高，編輯效率不如CRISPR高與應用廣泛，但RNA編輯仍是基因編輯界可矚目的新星。

其轉錄後修飾機制並不會對基因組造成永久性的更動、產生脫靶機率較低、適合在體外進行、再加上參與蛋白ADAR是人體本身就帶有的酵素，不容易引發免疫系統激烈反應，都是RNA編輯應用上明顯具有的安全優勢。

下一篇將延續從RNA編輯的產業概況，進一步介紹RNA編輯的市場應用趨勢。

延伸閱讀：RNA療法全球概況 延伸閱讀：RNA編輯崛起，不再屈居CRISPR之下？專訪JoshuaRosenthal教授 參考資料：1.Cell,1986;https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3019552/2.Cell,1987;https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3621347/3.JournalofTranslationalMedicine,2019;https://translational-medicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12967-019-2071-44.ReferenceModuleinBiomedicalSciences,2019;https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B97801280123831136495.CellsReports,2020;https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S22111247203133956.https://www.nature.com/articles/d42473-019-00327-w7.https://www.nature.com/articles/d41586-020-00272-5 ©www.geneonline.news.Allrightsreserved.基因線上版權所有未經授權不得轉載。

合作請聯繫：[email protected]分享此文：按一下以分享至Facebook(在新視窗中開啟)分享到Twitter(在新視窗中開啟)分享到LinkedIn(在新視窗中開啟)按一下即可以電子郵件傳送連結給朋友(在新視窗中開啟)點這裡列印(在新視窗中開啟)分享到WhatsApp(在新視窗中開啟)按一下即可分享至Skype(在新視窗中開啟) RelatedPosts 2022年6月27日0 開創第一個體內CRISPR試驗，Intellia有望帶來一次性hATTR基因療法 2022年6月16日0 超級細菌怎麼來？細菌透過接合作用交換質體、獲取抗藥性DNA！ 2022年6月8日0 結合T細胞免疫療法與CRISPR，Editas、Immatics合作強化抗癌藥！ LoadMore 熱門文章 2022年6月14日0 全球防範兩新冠亞型變異株BA.4、BA.5！保留Delta病毒特性、傳染力更加強 2022年6月6日0 Novavax新冠疫苗的心肌炎風險，為在美國上市核准路途的絆腳石？ 2022年5月16日0 Novavax加快在亞洲各國核准步調，已送交申請台灣EUA 近期文章 食道癌療法新選擇！諾華（Novartis）公布三期結果可提升半年整體存活率 驚！EB病毒再活化可能與長新冠有關！ 避免鴉片類止痛藥成癮！新型植入醫材精準標靶神經元、成分生物可分解 FDA建議針對Omicron設計改良疫苗，輝瑞和賽諾菲追加劑新發展 白血病AML再獲一孤兒藥認證（ODD），ODD上路近40年有助罕病治療發展？ 阿茲海默症出現記憶喪失，與腦血管變化有關？ α1-抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)治療新希望！Takeda第二期臨床試驗結果表現突出 輝瑞、Roivant合作成立自體免疫藥公司，針對罕見皮肌炎研發口服Brepocitinib error:請勿任意複製內容！ 首頁獨家報導 會議報導 專題報導 單細胞定序 數位健康新趨勢 迷幻藥與精神疾病 2021回顧與讀者精選 新冠病毒人物專訪產業動態科技新知研討會議編輯精選精準健康   載入迴響中...   發表迴響… 電子郵件(必要) 名稱(必要) 網站