近日,复旦大学附属眼耳鼻喉科医院黄锦海/周行涛团队在国际学术期刊Cell子刊《Molecular Cell》发表《Engineered hypercompact Fanzor-ωRNA system with enhanced genome editing activity》(增强基因编辑活性的工程化超紧凑 Fanzor-ωRNA系统,中科院Top一区,影响因子16.6)。
该项工作以真核来源、体积极小的“迷你剪刀Fanzor”为核心,通过蛋白与ωRNA协同工程化改造,在哺乳动物细胞中编辑效率成倍提升;首创在不产生双链断裂情况下以Fanzor系统搭建A→G/C→T双向碱基编辑平台,在眼部单AAV一针递送即可获得清晰在体编辑信号。
▲SpuFz1基因编辑平台的工程化与应用
Cas9/Cas12因体积大难被单AAV装载。Fanzor作为真核生物中的RNA引导DNA内切酶,因尺寸小,被视为突破体内递送瓶颈的潜在“利器”,但其长期受困于哺乳动物细胞内的编辑活性与稳定性不足。
为攻克这一痛点,研究团队采用“蛋白—ωRNA双轮驱动”策略——通过多重序列比对与结构预测,对RuvC等关键酶活性结构域引入多个突变并进行组合优化,重构ωRNA骨架茎环与配对区,实现蛋白与RNA改造的协同增效,大幅提升整体活性。系统评估表明,SpuFz1 V4在多个人类内源位点编辑效率显著提升,展现出真核来源RNA引导核酸酶中罕见的高活性与良好兼容性。
新系统体内递送表现出色,用AAV单载体导入小鼠眼球,在Ai9报告小鼠模型中观察到清晰荧光信号,在内源位点检测到稳定编辑信号,验证其在眼部及复杂神经组织中的有效性与可操作性。超紧凑编辑工具与小体积载体高度契合,推动“单AAV精准体内编辑”走向现实。
本研究工具兼具“装得下、进得去、改得准”的特点,为眼科、神经系统等组织的在体治疗提供重要方法学支持。该平台可与RNA/LNP递送、个体化靶点筛选及临床影像监测深度融合,构建从靶点挖掘、工具定制,到在体精准干预与安全评估的全流程解决方案,为多种致盲性眼病的精准诊疗及眼科在体基因编辑的临床应用筑牢根基。
论文通讯作者周行涛教授表示,基因编辑迈向在体应用阶段,新一代超紧凑编辑系统深度融合分子工程与递送策略,显著提升可达性与可拓展性,加速基础研究向临床转化进程。针对角膜新生血管疾病、遗传性视网膜变性等重大眼病,该创新技术为未来“一针式”精准干预提供助力,带来更可靠、可复制且高效的治疗,应用前景广阔。
复旦大学附属眼耳鼻喉科医院黄锦海/周行涛领衔的医工交叉团队,骨干成员包括副研究员杨梅,助理研究员赵国丽、张刚刚,实验师陈中幸、刘玉玲等。他们以临床问题为导向、工程方法为支撑,通过融合基因编辑、眼球生物测量成像、纳米生物材料等技术,研发高效递送系统,为眼病诊疗一体化新路径而不懈探索。
依托眼健康创新技术联合实验室(医院与光正眼科集团协同建立)平台,团队进一步强化产学研医协同,打造眼科医疗创新高地,为视觉健康贡献力量。
现诚邀有志于眼科医工交叉研究的博士申请黄锦海/周行涛教授团队的博士后,欢迎眼科学、生物材料、基因编辑、生物信息学、生物化学等领域的专才,共同探索眼科医工交叉的前沿研究,以期在眼病诊疗技术上实现新的突破,并推动科研成果的转化。有意向者请提供个人简历(请注明“应聘博士后/研究人员+姓名”)至指定邮箱。个人简历内容应包括:个人基本信息、教育经历、工作经历、发表论文、荣誉奖励、专利授权等信息。
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作者介绍
赵国丽、刘玉玲、张刚刚为本论文第一作者。赵国丽、周行涛、黄锦海为本论文通讯作者。