
复旦大学附属眼耳鼻喉科医院黄锦海/周行涛教授团队在国际学术期刊《细胞》(Cell)子刊《分子细胞》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)。该项工作以真核来源、体积极小的“迷你剪刀”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;在眼部,首创在不产生双链断裂情况下搭建A→G/C→T双向碱基编辑平台,单AAV一针递送即可获得清晰在体编辑信号。
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:对RuvC等关键酶活性结构域进行组合优化,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单载体导入小鼠视网膜,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,为遗传病精准诊疗及眼科在体基因编辑的临床应用筑牢根基。
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。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。
黄锦海/周行涛教授领衔的医工交叉团队以临床问题为导向、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(复旦大学附属眼耳鼻喉科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。
头图为SpuFz1基因编辑平台的工程化与应用。图源院方