張學(xué)禮/畢昌昊團(tuán)隊(duì)開發(fā)雙AAV堿基編輯療法,治療遺傳性失明
人類基因組中的單核苷酸變異(SNV),可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)序列變化或改變?cè)糄NA的特性,從而引起遺傳性疾病,例如鐮狀細(xì)胞病、地中海貧血、視網(wǎng)膜色素變性(RP)。新一代CRISPR技術(shù)——堿基編輯(base editing,BE),能夠直接、不可逆地糾正單堿基突變,在治愈SNV引起的遺傳病方面具有良好前景。與CRISPR-Cas9基因編輯相比,堿基編輯不依賴于DNA雙鏈斷裂,因此被認(rèn)為更具安全性。
視網(wǎng)膜色素變性(Retinitis pigmentosa,RP)是常見的傳性視網(wǎng)膜疾?。↖RD),也是主要的致盲原因。由于基因突變,患者的視桿細(xì)胞受影響,通常在早期出現(xiàn)夜盲,隨著時(shí)間推移,患者的視錐細(xì)胞也會(huì)受到影響,導(dǎo)致日光視力喪失,許多RP患者在中年時(shí)會(huì)失明。而該疾病目前任然沒有有效治療方法。
近日,中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員張學(xué)禮、畢昌昊團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)家眼部疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心孫曉東團(tuán)隊(duì),在 Nature Communications 期刊發(fā)表了題為:AAV-mediated base-editing therapy ameliorates the disease phenotypes in a mouse model of retinitis pigmentosa 的研究論文。
該研究利用雙AAV載體遞送堿基編輯器精準(zhǔn)糾正了視網(wǎng)膜色素變性(RP)小鼠的單堿基突變,挽救了感光細(xì)胞,恢復(fù)了RP小鼠的視覺功能。
與CRISPR-Cas9基因編輯相比,堿基編輯介導(dǎo)的單堿基編輯不涉及DNA雙鏈斷裂。此前有研究使用慢病毒遞送堿基編輯器用于治療Rpe65基因突變導(dǎo)致的2型Leber氏先天性黑蒙癥小鼠模型,并成功恢復(fù)了視力。但慢病毒會(huì)整合到宿主細(xì)胞基因組中,因此具有潛在安全性問題。
在這項(xiàng)研究中,研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用堿基編輯技術(shù)來修復(fù)視網(wǎng)膜色素變性(RP)小鼠模型的致病堿基突變,這在理論上比CRISPR-Cas9基因編輯更安全,并使用更安全的腺相關(guān)病毒(AAV)載體進(jìn)行遞送。
研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)RP小鼠基因突變類型選取了腺嘌呤堿基編輯器(ABE),篩選了特異性sgRNA。由于單個(gè)AAV載體無法裝載堿基編輯器,研究團(tuán)隊(duì)使用雙AAV載體遞送系統(tǒng)結(jié)合斷裂內(nèi)含肽系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)堿基編輯器的體內(nèi)遞送。
研究團(tuán)隊(duì)使用了rd10小鼠模型,該小鼠模型的Pde6b基因中攜帶一個(gè)單堿基突變(c.1678C>T, p.R560C),與典型的人類視網(wǎng)膜色素變性(RP)患者表型相似。
通過單次視網(wǎng)膜下腔注射,雙AAV遞送的腺嘌呤堿基編輯器精準(zhǔn)糾正了位于視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的致病性單核苷酸變異,效果高達(dá)49%,恢復(fù)了功能性蛋白表達(dá),延長(zhǎng)了感光細(xì)胞存活時(shí)間。后續(xù)電生理及行為學(xué)結(jié)果表明,小鼠的視覺功能得到了顯著改善。
總的來說,這項(xiàng)研究為遺傳性視網(wǎng)膜疾病治療指明了新方向,為視網(wǎng)膜色素變性患者帶來曙光,有助于加速基于堿基編輯的基因療法的發(fā)展。
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