CRISPR-Cas基因組編輯技術在10年前的問世，為生命科學帶來了革命。人們随後在提高基因組“改寫”精準性上開展了不斷的探索。其中，2019年開發的“先導編輯”（prime editing，PE）技術，是向着精準編輯基因組目标的一個重要突破。Prime editor的核心由帶有逆轉錄酶結構域的Cas9缺口酶融合蛋白、以及先導編輯guide RNA（pegRNA）兩部分組成。這裡，pegRNA除了驅動在靶位點處形成缺口，其3端另含有攜帶突變信息的延伸序列，可進一步介導缺口鍊DNA的逆轉錄。因此，PE能夠在規避雙鍊DNA斷裂條件下造成精準的堿基突變或小片段插入/缺失。然而，目前整體來看PE的編輯效率仍不理想，這成為其廣泛應用的主要瓶頸。
針對這個技術難點，我校伟德官网手机版模式所、醫藥生物技術國家重點實驗室的劉江懷課題組與合作團隊展開了攻關。他們推斷，對pegRNA特有的3區域的保護可能是提高先導編輯效率的關鍵；并因此聯想到在黃病毒屬（flavivirus）中發現的一類可以抵抗外切酶活性、并具很高“力學穩定性”的xrRNA非編碼結狀三級結構。随後，不同的xrRNA模塊被連接到pegRNA的3端。結果顯示，這種改造提高了先導編輯效率；且源自寨卡病毒的xrRNA模塊具更優的提升能力。進一步的，研究團隊全面展示了該改造方案（簡稱為xrPE）能在保持編輯精準性的前提下顯著提升質粒或病毒載體型先導編輯産生各類突變的效率。研究同時在機制上驗證了xrRNA模塊對pegRNA穩定性及對逆轉錄突變引入的增強作用；并确立xrPE與國際上最新開發的同類平台（epegRNA系統，Nelson et al.，2022）具相似效率。該研究為更高效的先導編輯提供了可行方案；同時提出了進一步改造pegRNA、及改造後針對不同應用場景的适配将是今後研究的重點。
2022年04月06日，這篇題為“Enhancement of prime editing via xrRNA motif-joined pegRNA”的論文發表于《自然-通訊》雜志（Nature Communications）。該工作的第一作者（共同）為伟德官网手机版模式所博士生張貴泉、劉堯（西北農林科技大學）和黃詩聖（上海科技大學）；通訊作者分别為劉江懷、黃行許（上科大）與王小龍（西農）教授。研究工作受到科技部重點研發計劃等項目的資助。
論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29507-x