CRISPR-Cas基因组编辑技术在10年前的问世，为生命科学带来了革命。人们随后在提高基因组"改写"精准性上开展了不断的探索。其中，2019年开发的"先导编辑"（prime editing，PE）技术，是向着精准编辑基因组目标的一个重要突破。Prime editor的核心由带有逆转录酶结构域的Cas9缺口酶融合蛋白、以及先导编辑guide RNA（pegRNA）两部分组成。这里，pegRNA除了驱动在靶位点处形成缺口，其3端另含有携带突变信息的延伸序列，可进一步介导缺口链DNA的逆转录。因此，PE能够在规避双链DNA断裂条件下造成精准的碱基突变或小片段插入/缺失。然而，目前整体来看PE的编辑效率仍不理想，这成为其广泛应用的主要瓶颈。
针对这个技术难点，南京大学医学院模式所、医药生物技术国家重点实验室的刘江怀课题组与合作团队展开了攻关。他们推断，对pegRNA特有的3区域的保护可能是提高先导编辑效率的关键；并因此联想到在黄病毒属（flavivirus）中发现的一类可以抵抗外切酶活性、并具很高"力学稳定性"的xrRNA非编码结状三级结构。随后，不同的xrRNA模块被连接到pegRNA的3端。结果显示，这种改造提高了先导编辑效率；且源自寨卡病毒的xrRNA模块具更优的提升能力。进一步的，研究团队全面展示了该改造方案（简称为xrPE）能在保持编辑精准性的前提下显著提升质粒或病毒载体型先导编辑产生各类突变的效率。研究同时在机制上验证了xrRNA模块对pegRNA稳定性及对逆转录突变引入的增强作用；并确立xrPE与国际上最新开发的同类平台（epegRNA系统，Nelson et al.，2022）具相似效率。该研究为更高效的先导编辑提供了可行方案；同时提出了进一步改造pegRNA、及改造后针对不同应用场景的适配将是今后研究的重点。
2022年04月06日，这篇题为"Enhancement of prime editing via xrRNA motif-joined pegRNA"的论文发表于《自然-通讯》杂志（Nature Communications）。该工作的第一作者（共同）为医学院模式所博士生张贵泉、刘尧（西北农林科技大学）和黄诗圣（上海科技大学）；通讯作者分别为刘江怀、黄行许（上科大）与王小龙（西农）教授。研究工作受到科技部重点研发计划等项目的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29507-x
关键词：精准基因组编辑、先导编辑、pegRNA稳定性、xrRNA模块