精準基因編輯是遺傳病治療、作物分子育種等領(lǐng)域的核心前沿技術(shù)。引導(dǎo)編輯（Prime Editing）技術(shù)因無DNA雙鏈斷裂、精準度高而備受關(guān)注。研究表明，引導(dǎo)編輯的效率高度依賴核心蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶，但現(xiàn)階段可用的高效逆轉(zhuǎn)錄酶種類有限且效率仍有較大優(yōu)化空間，限制了引導(dǎo)編輯技術(shù)的進一步應(yīng)用。此外，現(xiàn)有引導(dǎo)編輯技術(shù)缺乏高通量、標準化的性能評價體系，難以系統(tǒng)解析編輯規(guī)律、快速篩選最優(yōu)工具并指導(dǎo)精準優(yōu)化。因此，挖掘新型高效逆轉(zhuǎn)錄酶、開發(fā)廣譜高效引導(dǎo)編輯技術(shù)、建立標準化評價平臺，對推動精準醫(yī)療與種業(yè)創(chuàng)新具有重要的意義。

2026年6月26日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院林秋鵬教授、祝欽瀧研究員團隊，聯(lián)合廣州醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/附屬番禺中心醫(yī)院黃佳穎教授團隊在Advanced Science在線發(fā)表題為“Discovery and engineering of a ratendogenous retrovirus reverse transcriptase for efficientprimeediting”的研究論文。該研究篩選并改造得到新型高效逆轉(zhuǎn)錄酶enRERV-RT，以此為核心元件構(gòu)建出一套動植物通用的高效引導(dǎo)編輯技術(shù)體系，可同時應(yīng)用于精準基因治療與分子育種領(lǐng)域。

該研究首先對558個候選逆轉(zhuǎn)錄酶開展聚類分析，篩選并合成54個代表性逆轉(zhuǎn)錄酶進行活性檢測，最終鑒定出19個具備編輯活性的新型逆轉(zhuǎn)錄酶，其中褐家鼠來源的RERV-RT活性最為突出。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合結(jié)構(gòu)比對與深度突變掃描技術(shù)對RERV-RT開展多輪蛋白質(zhì)工程改造，迭代優(yōu)化后獲得高性能突變體enRERV-RT。隨后利用水稻原生質(zhì)體與人源HEK293T細胞，在總計13個內(nèi)源位點開展編輯驗證。實驗結(jié)果顯示，基于enRERV-RT構(gòu)建的引導(dǎo)編輯系統(tǒng)PE-enRERV編輯效率優(yōu)異，相較經(jīng)典體系PE-M-MLV（基于M-MLV-RT）整體效率提升1.20倍。

為系統(tǒng)解析不同逆轉(zhuǎn)錄酶的編輯特性，研究團隊構(gòu)建了包含475種pegRNA及對應(yīng)靶序列、適配引導(dǎo)編輯的TRAP-seq-PE高通量評估體系。該方法可對不同位點、不同類型基因突變的編輯效果進行全方位、精準、可量化的系統(tǒng)性分析。依托該平臺，研究發(fā)現(xiàn)PE-enRERV系統(tǒng)相較于經(jīng)典PE-MMLV系統(tǒng)，在復(fù)雜編輯場景中優(yōu)勢更為顯著。內(nèi)源位點驗證進一步表明，PE-enRERV對復(fù)雜突變的編輯效率提升達1.88倍，有效彌補了傳統(tǒng)引導(dǎo)編輯在復(fù)雜突變類型上的能力短板，展現(xiàn)出更強的精準編輯優(yōu)勢。

為探究enRERV-RT介導(dǎo)的引導(dǎo)編輯系統(tǒng)在作物精準育種與基因精準治療中的應(yīng)用潛力，本研究借助農(nóng)桿菌介導(dǎo)法開展水稻遺傳轉(zhuǎn)化。結(jié)果顯示，水稻6個內(nèi)源位點均獲得精準編輯植株，且未檢測到脫靶效應(yīng)；其中性能最優(yōu)的PE-enRERV系統(tǒng)在兩個位點的編輯效率分別達75.0%和91.6%。本體系還成功實現(xiàn)三個水稻內(nèi)源位點的多基因同步編輯，共編輯效率為46.7%，為作物多性狀快速聚合育種提供了有效技術(shù)支撐。

此外，本研究證實該系統(tǒng)可高效編輯CAR-T功能相關(guān)靶基因，在優(yōu)化細胞治療策略、構(gòu)建工程化免疫細胞方面具備良好應(yīng)用前景。研究團隊進一步在人U2OS細胞、HeLa細胞及人原代皮膚成纖維細胞等多種細胞系中開展驗證，結(jié)果表明PE-enRERV的編輯效率顯著優(yōu)于傳統(tǒng)PE-M-MLV系統(tǒng)。綜上，該編輯工具通用性強，在體細胞精準修飾及臨床基因治療轉(zhuǎn)化中擁有廣闊前景。

圖1 逆轉(zhuǎn)錄酶enRERV-RT的挖掘、工程改造及高效引導(dǎo)編輯技術(shù)開發(fā)，并成功應(yīng)用于農(nóng)業(yè)與醫(yī)療等不同場景

綜上所述，該研究構(gòu)建的新型引導(dǎo)編輯系統(tǒng)可同時應(yīng)用于動植物體系，兼具高編輯效率與復(fù)雜編輯能力。該技術(shù)既能服務(wù)于作物種質(zhì)創(chuàng)新、多性狀協(xié)同改良與新品種培育，賦能現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展；也可精準修復(fù)致病突變，適配原代細胞編輯，推動遺傳病治療與精準醫(yī)療臨床轉(zhuǎn)化。整套技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，目前相關(guān)技術(shù)已申請兩項發(fā)明專利進行知識產(chǎn)權(quán)保護，相關(guān)核心質(zhì)粒同步上架共享至西湖大學(xué)WeKwikGene及Addgene平臺，供全球科研人員共享使用。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后馬琳莎、碩士畢業(yè)生姚鵬程（現(xiàn)為廣州醫(yī)科大學(xué)科研助理）、碩士研究生吳圣棨、廣州醫(yī)科大學(xué)博士后史遠遠、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)客座學(xué)生秦朗、科研助理李百濤為論文共同第一作者，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林秋鵬教授、廣州醫(yī)科大學(xué)黃佳穎教授、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)祝欽瀧研究員為論文共同通訊作者。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)謝先榮副研究員、浙江大學(xué)潘長田研究員、復(fù)旦大學(xué)璩良研究員、南昌師范學(xué)院匡全教授、華南師范大學(xué)黃瑞華副研究員等為該研究提供了重要指導(dǎo)和實驗支持。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家科技創(chuàng)新2030重大項目、江西省自然科學(xué)基金、廣東省種業(yè)振興專項項目、國家自然科學(xué)基金等的支持。

此外，林秋鵬教授團隊近期也應(yīng)邀在Nature Reviews Genetics發(fā)表了題為“Prime editing: redefining precision genome editing”的Journal Club論文，回顧并分析了引導(dǎo)編輯技術(shù)的開發(fā)歷程、作用原理、系統(tǒng)迭代、現(xiàn)存局限與優(yōu)化方向。

相關(guān)論文鏈接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75888

https://www.nature.com/articles/s41576-026-00965-z