張學禮/畢昌昊團隊開發(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），可能導致蛋白質序列變化或改變原始DNA的特性，從而引起遺傳性疾病，例如鐮狀細胞病、地中海貧血、視網膜色素變性（RP）。新一代CRISPR技術——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，因此被認為更具安全性。
視網膜色素變性（Retinitis pigmentosa，RP）是常見的傳性視網膜疾?。↖RD），也是主要的致盲原因。由于基因突變，患者的視桿細胞受影響，通常在早期出現夜盲，隨著時間推移，患者的視錐細胞也會受到影響，導致日光視力喪失，許多RP患者在中年時會失明。而該疾病目前任然沒有有效治療方法。
近日，中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所研究員張學禮、畢昌昊團隊聯合國家眼部疾病臨床醫(yī)學研究中心孫曉東團隊，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糾正了視網膜色素變性（RP）小鼠的單堿基突變，挽救了感光細胞，恢復了RP小鼠的視覺功能。
與CRISPR-Cas9基因編輯相比，堿基編輯介導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基因突變導致的2型Leber氏先天性黑蒙癥小鼠模型，并成功恢復了視力。但慢病毒會整合到宿主細胞基因組中，因此具有潛在安全性問題。
在這項研究中，研究團隊計劃使用堿基編輯技術來修復視網膜色素變性（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病毒（AAV）載體進行遞送。
研究團隊針對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AAV載體無法裝載堿基編輯器，研究團隊使用雙AAV載體遞送系統(tǒng)結合斷裂內含肽系統(tǒng)實現堿基編輯器的體內遞送。
研究團隊使用了rd10小鼠模型，該小鼠模型的Pde6b基因中攜帶一個單堿基突變（c.1678C>T, p.R560C），與典型的人類視網膜色素變性（RP）患者表型相似。
通過單次視網膜下腔注射，雙AAV遞送的腺嘌呤堿基編輯器精準糾正了位于視網膜神經細胞的致病性單核苷酸變異，效果高達49%，恢復了功能性蛋白表達，延長了感光細胞存活時間。后續(xù)電生理及行為學結果表明，小鼠的視覺功能得到了顯著改善。
總的來說，這項研究為遺傳性視網膜疾病治療指明了新方向，為視網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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