Science | Ribo-seq应用：李博文团队通过非病毒递送化学修饰tRNA恢复翻译，挽救囊性纤维化

无义突变会导致信使RNA（mRNA）中引入提前终止密码子（PTC），从而提前终止蛋白质翻译并生成截短且失去功能的蛋白质。这类突变大多由编码区的单核苷酸替换引起，约占人类遗传性疾病的11%，通常导致功能丧失表型。

目前针对无义突变所致疾病的治疗策略十分有限，基因编辑和基因替代疗法面临递送、免疫原性以及脱靶等潜在安全性问题。小分子通读药物往往通读效率有限，并且具有明显的剂量限制性毒性。

抑制性转运RNA（sup-tRNA）通过工程化改造反密码子来识别PTC，能够以不改变基因组的RNA水平策略恢复全长蛋白质的合成。然而，天然及序列优化的sup-tRNA在临床转化中仍面临通读效率低、易引发先天免疫反应、体内功能半衰期短以及缺乏高效组织靶向递送载体等重大瓶颈。

2026年8月27日，多伦多大学李博文和Haissi Cui团队在Science上发表了题为“Nonviral delivery of chemically modified tRNA rescues nonsense mutations in cystic fibrosis”的研究论文。该研究通过在抑制性转运RNA中引入位点特异性化学修饰（如N¹-甲基腺苷），显著提升了其通读效率、氨酰化能力及体内稳定性，并降低了免疫原性。

文章索引

【标题】Nonviral delivery of chemically modified tRNA rescues nonsense mutations in cystic fibrosis

【发表期刊】Science

【发表日期】2026年8月27日

【作者及团队】多伦多大学李博文和Haissi Cui团队

【IF】45.8

研究结果

一、特定化学修饰提高PTC通读效率并降低免疫原性

研究人员合成了多种携带特定位点化学修饰的sup-tRNA变体，并利用含有PTC的NanoLuc报告细胞系评估了它们的通读能力。

实验发现m¹A修饰显著提高了目标密码子的通读效率，同时通过THP-1双报告基因细胞系证明，该化学修饰成功避免了未修饰sup-tRNA所引发的干扰素调节因子途径的异常免疫激活。

二、m¹A58修饰增强氨酰化效率并延长功能持久性

通过体外重组氨酰tRNA合成酶测定和放射性同位素标记实验，研究揭示了m¹A58修饰能使sup-tRNA的氨酰化底物识别与结合效率实现成倍提升。

通过在体外细胞模型和携带无义突变的LumA转基因小鼠中进行长期追踪，证实该修饰不仅大幅度延长了tRNA分子的半衰期，还使其在体内的PTC通读活性稳定维持超过30天。

三、高通量筛选优化肺部tRNA递送脂质纳米颗粒

研究利用Ugi四组分化学反应快速合成了一个包含1000种不同可电离脂质的大型结构文库，随后在模拟囊性纤维化致密黏液环境的气-液界面（ALI）细胞模型中进行了针对性高通量筛选。

作者基于实验设计理念成功优化出一款名为TTP-3的脂质纳米颗粒制剂，小鼠活体成像实验表明，其在气管内给药后的肺部靶向递送效率及气溶胶雾化兼容性均显著优于现有的各类商业标准脂质。

四、荧光适配体追踪揭示靶向上皮及祖细胞的递送分布

研究人员创新性地将MangoII荧光适配体序列嵌入到sup-tRNA的可变环中作为内源追踪探针，并在小鼠气道给药后结合流式细胞术与共聚焦显微镜进行了组织分布解析。

结果直接证实了由TTP-3脂质纳米颗粒包裹的sup-tRNA能够极为高效且特异性地穿透气道屏障，被靶向递送至囊性纤维化关键发病相关的气道上皮细胞及基底干祖细胞中。

五、化学修饰sup-tRNA有效恢复囊性纤维化模型功能

在含CFTR G542X和R1162X突变的支气管上皮细胞中，tRM6处理成功恢复了全长CFTR蛋白表达和膜电位通道功能。

通过Ribo-seq核糖体印迹分析，研究团队证实其对经典终止密码子无明显全局脱靶通读。

在CFTR R553X小鼠肠类器官及含有复杂突变的CF患者来源类器官中，LNP-sup-tRNA与Trikafta联合治疗成功恢复了CFTR介导的肿胀与离子传输功能。

总结

本研究建立了一个化学修饰与非病毒递送相结合的sup-tRNA治疗平台，用于修复由无义突变引起的遗传疾病。通过引入m¹A58化学修饰增强了sup-tRNA的活性、持久性和安全性，同时开发的TTP-3 LNP解决了结构化tRNA的肺部高效递送难题，为未来基于tRNA的药物开发提供了普适性的工程化策略和深刻见解。

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