下一代基因治療指向堿基編輯

2021年8 月 26 日——堿基編輯已成為基因治療領(lǐng)域一個(gè)杰出且有前途的新參與者。基礎(chǔ)編輯技術(shù)的創(chuàng)新是快節(jié)奏的，不斷產(chǎn)生新的、更高效和特定的編輯器。最近，多項(xiàng)體內(nèi)動(dòng)物研究為堿基編輯在罕見(jiàn)遺傳疾病及其他疾病的治療應(yīng)用提供了概念驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

今年注定是基因編輯療法史上值得紀(jì)念的一年。Vertex Pharmaceuticals 和 CRISPR Therapeutics 宣布，接受離體 CRISPR 修飾細(xì)胞療法治療鐮狀細(xì)胞病和 β 地中海貧血的患者在初始治療一年后仍獨(dú)立于輸血，沒(méi)有明顯的副作用。

Intellia Therapeutics 和 Regeneron Pharmaceuticals 最近公布了他們關(guān)于有史以來(lái)第一個(gè)全身性給藥的體內(nèi)基因編輯療法的數(shù)據(jù)。在這項(xiàng)試驗(yàn)中，受轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣影響的患者在 CRISPR-Cas9 靶向功能失調(diào)的蛋白質(zhì)后顯示出血清中致病蛋白水平降低，這是一種危及生命的疾病，其特征是錯(cuò)誤折疊的轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白在組織中積累。

由 Editas Medicine 領(lǐng)導(dǎo)的基于 CRISPR 的試驗(yàn)的數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)將于今年公布，該試驗(yàn)旨在治愈 Leber 先天性黑蒙 (LCA)，這是最常見(jiàn)的遺傳性兒童失明形式。這些令人鼓舞的進(jìn)展推動(dòng) CRISPR-Cas9 編輯向前發(fā)展，以尋求治愈罕見(jiàn)的、使人衰弱的遺傳疾病。

盡管這一消息令人興奮，但這些創(chuàng)新的基因療法引起了安全問(wèn)題。CRISPR-Cas9 通過(guò)切割 DNA 啟動(dòng)基因組編輯過(guò)程，在目標(biāo)位點(diǎn)引入雙鏈斷裂 (DSB)。這會(huì)在修復(fù)部位產(chǎn)生 DNA 堿基對(duì)的半隨機(jī)插入和缺失(插入缺失)。

除了預(yù)期的目標(biāo)位點(diǎn)外，這些事件還可能發(fā)生在基因組中的非預(yù)期位點(diǎn)，導(dǎo)致不需要的編輯和潛在的有害染色體重排，尤其是在靶向多個(gè)位點(diǎn)時(shí)。不良修飾很少見(jiàn)，但可能具有致癌和/或毒副作用。隨著插入缺失的產(chǎn)生，CRISPR-Cas 技術(shù)可以有效地破壞基因或致病蛋白，但在考慮治療應(yīng)用時(shí)不足以精確或有效地引入特定的 DNA 變化。

進(jìn)入基礎(chǔ)編輯

一種新的 CRISPR 衍生技術(shù)，堿基編輯，于 2016 年開(kāi)始發(fā)揮作用，它繞過(guò)了為成功編輯而產(chǎn)生 DSB 的需要。依賴于催化受損的 CRISPR-Cas 復(fù)合物募集到目標(biāo)位點(diǎn)的脫氨酶，堿基編輯促進(jìn)了無(wú)縫堿基轉(zhuǎn)換，允許在越來(lái)越多的其他治療應(yīng)用中進(jìn)行基因校正和沉默。

基因治療領(lǐng)域的這個(gè)有前途的參與者主要有兩類：胞苷堿基編輯器 (CBE)，介導(dǎo)胞嘧啶-鳥(niǎo)嘌呤到胸腺嘧啶 - 腺嘌呤的轉(zhuǎn)化，以及腺嘌呤堿基編輯器 (ABE)，其誘導(dǎo)腺嘌呤 - 胸腺嘧啶到鳥(niǎo)嘌呤 - 胞嘧啶的轉(zhuǎn)化，理論上允許校正所有轉(zhuǎn)換突變。對(duì)于罕見(jiàn)疾病的應(yīng)用，該技術(shù)涉及直接將致病突變恢復(fù)為正確的序列。

一個(gè)很好的例子來(lái)自一項(xiàng)研究，該研究為早衰癥(或 Hutchinson-Gilford 早衰癥綜合征)兒童帶來(lái)了希望，這是一種以過(guò)早衰老為特征的致命疾病。研究人員使用 ABE 來(lái)恢復(fù)層粘連蛋白 A 基因中的 G 到 A 突變，該突變導(dǎo)致錯(cuò)誤剪接和有毒蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。在這項(xiàng)研究中，通過(guò)降低小鼠模型中的有毒蛋白質(zhì)水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種器官的致病突變的實(shí)質(zhì)性糾正，與未治療的對(duì)照組相比，壽命延長(zhǎng)了三倍。該策略有可能成為早衰癥的首個(gè)治愈方法，這種一次性治療可以永久糾正疾病的根本原因，并延長(zhǎng)受影響兒童的壽命和生活質(zhì)量。

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