《自然-生物技术》新文上线︱陈佳/杨力/洪佳旭团队开发高效体内胞嘧啶碱基编辑VLP递送系统

研究背景

      病毒样颗粒（VLP）是一类有前景的基因编辑递送工具，可将编辑器以核糖核蛋白复合物或者mRNA的形式瞬时递送到细胞内，从而减少长期表达带来的脱靶和安全风险。此前，VLP已被用于递送Cas9-sgRNA、腺嘌呤碱基编辑器（ABE）和先导编辑器（PE），但其介导的胞嘧啶碱基编辑（CBE）在体内效率仍然有限。

      CBE通过将胞嘧啶脱氨形成尿嘧啶，最终实现C-to-T转换。然而，细胞内源性尿嘧啶DNA糖基化酶（UNG）会识别并切除DNA中的尿嘧啶，降低编辑效率并增加副产物。传统AAV或质粒递送可以持续表达UGI蛋白来抑制UNG，而VLP只提供一次性、有限量的UGI蛋白。研究团队发现，UNG抑制不足，限制了VLP递送CBE在体内的编辑效率。

结果与展望

       在本研究中，团队首先在野生型293FT细胞和 hUNG/hSMUG1双敲除293FT细胞 中测试VLP递送的transformer base editor（tBE）。结果显示，与野生型293FT细胞相比，hUNG/hSMUG1双敲除细胞中的C-to-T编辑效率显著提高，C-to-A和C-to-G副产物明显减少。这一结果表明，内源性尿嘧啶DNA糖基化酶活性是限制VLP递送CBE效率的重要因素。

图1 | a. 细胞内ABE和CBE介导的腺苷和胞苷脱氨作用示意图。b. tBE-VLP1在野生型293FT和hUNG/hSMUG1双敲除细胞中的编辑效率。

      为进一步提高VLP递送CBE的编辑效率，研究团队围绕UGI招募和VLP包装策略进行了系统优化。他们在tBE系统中引入额外RNA适配体，以增强UGI的招募能力，并设计了多种改良型VLP系统。其中，tBE-VLP4提高了VLP中装载UGI-COM和sgRNA的水平，在293FT、Hela、U2OS及猴源FRhK-4细胞中均表现出稳定高效的胞嘧啶碱基编辑能力，并适配Cas9 SpG变体及传统CBE架构，显示出良好的通用性。

      在小鼠实验中，tBE-VLP4表现出良好的体内编辑能力。单次尾静脉注射后，其在肝脏 mPcsk9 位点实现平均 46.0% 编辑，使血清PCSK9蛋白和总胆固醇水平明显下降；在遗传性酪氨酸血症I型模型中，tBE-VLP4编辑 mHpd 位点，最高达到 64.2%，成功挽救小鼠体重下降和死亡表型，并改善肝功能损伤。此外，研究团队还通过视网膜下注射在视网膜色素上皮细胞中编辑 mVegfa，平均效率达 24.2%，显著减轻激光诱导的脉络膜新生血管病变并保护视网膜功能。

      安全性方面，tBE-VLP4在体内外均未检测到明显DNA或RNA脱靶编辑，并且相比AAV或LNP-mRNA递送方式表现出更好的特异性。这可能得益于VLP递送编辑器的瞬时性，减少了编辑器长期存在所带来的脱靶机会。

      本研究阐明了VLP递送CBE在体内效率受限的关键机制：VLP一次性蛋白递送导致UGI不足，无法充分抑制UNG介导的尿嘧啶切除。基于这一发现，研究团队通过同时工程化编辑器和VLP包装系统，建立了高效、精准的 tBE-VLP4 体内胞嘧啶碱基编辑平台。

作者简介 

      上海科技大学生命科学与技术学院、基因编辑中心陈佳教授，复旦大学生物医学研究院、复旦大学附属儿科医院杨力教授，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院洪佳旭教授为本文通讯作者。上海科技大学生命科学与技术学院朱俊杰、丁琳、李吉方，复旦大学生物医学研究院刘铠铭，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院朱星宇为共同第一作者。

《自然-生物技术》Nature Biotechnology

DOI: 10.1038/s41587-026-03227-9

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Efficient in vivo cytosine base editing using virus-like particles with uracil DNA glycosylase inhibition

《自然-生物技术》

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