碱基编辑技术治疗心肌病取得突破

肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy，HCM）是最为常见的单基因遗传性心脏疾病，是年轻人猝死的首要原因【1】。HCM目前主要根据临床表现进行对症治疗以延缓疾病进展，无法实现逆转或者根治。近年来，随着基因检测技术的发展和普及，HCM的筛查和诊断有了长足的进步。先证者家族中的携带者能被高效的检出，但在症状出现之前仍缺乏预防性治疗手段。

2021年9月16日，中国医学科学院阜外医院兰峰教授，复旦大学王永明教授以及首都医科大学附属北京安贞医院张宏家教授，在Circulation Research 在线发表了题为Efficient correction of a hypertrophic cardiomyopathy mutation by ABEmax-NG的文章。该研究首次使用碱基编辑技术ABEmax-NG 直接纠正 HCM 小鼠模型胚胎中的致病性R404Q/+ 突变（Myh6 c.1211C>T），根除了疾病表型，并与ssODN介导的同一位点修复进行了系统的比较，评估了ABEmax-NG编辑的效率和安全性。

图文摘要

该研究独立研发了具有扩展PAM区的ABEmax-NG系统，此系统通过修复胚胎基因，有效地纠正致病性 Myh6 R404Q/+突变，从而防止F0 和 F1 代小鼠发生HCM。与ssODN介导的同源重组修复相比，ABEmax-NG 在不引入插入/缺失的情况下显示出更高的修复率（高于70%）。对出生小鼠进行的治疗后监测并未显示出明显的产前或产后发育异常或可检测的遗传病变。而针对同一位点同时进行的编辑，虽然效率达到100%，但仅会产生30%的修复比例，余下的70%为碱基插入和删除（Indel），说明其安全性仍不足以被应用于临床。此外，该研究还探究了在子宫内用 AAV9-ABEmax-NG 编辑 Myh6 突变等位基因的可行性，并观察到 Myh6 R404Q/+ 和 Fam178b 心脏组织的修复。以上结果表明ABEmax-NG能够有效的在体内修复造成HCM的基因突变，并且其安全性相对于ssODN方法大大提升。

种系基因治疗（Germline gene therapy，GGT）通过纠正精子、卵子或胚胎中的致病突变可有效地阻断遗传疾病从父母遗传给孩子【2】。GGT已展现出了极为可观的运用前景：例如，2017 年墨西哥研究人员首次成功地将 GGT 用于治疗 Leigh 综合征，将供体 mtDNA 取代了致病的mtDNA突变，并最终诞生了一个健康的男孩【5】。基于此治疗研究，英国随后批准在临床试验中使用GGT来治疗线粒体DNA突变【6】。然而，CRISPR/Cas9-ssODN介导的GGT在纠正基因突变的同时，也极有可能会引入DNA的插入或缺失，甚至染色体的丢失，产生不可预测的突变，使其在临床的转化应用也受到了极大的限制【3】。碱基编辑器（base editors，BEs）在不需要提供额外修复模板的同时，能够转换特定的单个核苷酸碱基对，且不会造成目的基因的插入、缺失或染色体丢失【4】。本研究首次采用基于BEs的GGT，并且在HCM动物模型中验证了其有效性和安全性，揭示了这一新技术的临床应用前景。

在方法学创新之外，该研究通过设计打靶策略，发现ABEmax-NG 在GGT中可以高效的无差别编辑具有不同PAM (NG) 和染色体分布的目标基因座，为碱基编辑介导的GGT提供了基础理论支撑。同时，在ssODN模板介导的HDR之外，Cas9介导的非同源末端重组（NHEJ）仅识别和编辑单碱基差异的404Q 等位基因，破坏突变等位基因，也能够使WT 等位基因恢复正常基因功能进而消除表型，也提示了可能的基因编辑治疗新策略。

文章的第一作者为兰峰课题组博士研究生马树红，安贞医院姜文剑医师和阜外医院刘旭杰副研究员。兰峰教授、王永明教授和张宏家教授为通讯作者。

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