STM | 精准治疗：舒易来/杨辉/李华伟合作研发迷你型RNA碱基编辑器治疗遗传性耳聋
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关键词：
合作治疗研发遗传
资讯来源：BioArt + 订阅账号
发布时间：
2022-07-22
责编丨酶美
超过一半的人类遗传性疾病是由基因组的点突变引起，但绝大部分的遗传性疾病尚无治疗药物，CRISPR/Cas基因编辑技术的出现为该类疾病的治疗提供了希望。尤其是可编程性的RNA单编辑工具
（Cas13b）
不切割DNA，对RNA进行精准编辑，在疾病治疗的安全性和临床转化方面有更强的优势。但是，由于Cas13b蛋白较大，限制了其在体内疾病治疗上的研究和应用。目前尚无基于CRISPR/Cas13的RNA单碱基编辑技术在体内疾病治疗方面的研究报道。
2022年月7月21日，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院舒易来研究员、中科院脑智卓越中心杨辉研究员和复旦大学附属眼耳鼻喉科医院李华伟教授合作在Science Translational Medicine 杂志在线发表了题为
Rescue of autosomal dominant hearing loss by in vivo delivery of mini dCas13X-derived RNA base editor
（基于迷你型dCas13X开发的RNA碱基编辑器治疗常染色体显性遗传性耳聋）
的研究论文。
该工作研发出针对肌球蛋白VI（MYO6）突变所致耳聋的RNA编辑器（mxABE）系统，成功改善了听力
（图1）
。
耳聋是人类最常见的感官功能致残性疾病，中国聋儿康复研究中心的数据显示，我国听力障碍人群占人口总数15.8%，约2亿人；患致残性听力障碍，即中度以上听力障碍的人占总人口的5.2%，约7000万人。并且我国每年新生3万聋儿，其中60%是遗传因素引起。已发现超过100多个基因与耳聋相关，但临床上尚无任何药物可用于治疗遗传性耳聋。2021年中科院脑智卓越中心杨辉课题组开发的基于迷你型Cas13X.1蛋白的RNA单碱基编辑系统，包括mxABE和mxCBE，其可在RNA水平上分别实现高效的A到I和C到U的精确编辑（Nat Methods 新工具| 杨辉团队发现和应用新Cas13X/Y系统进行高效的RNA编辑），而且比此前的REPAIR
（RNA Editing for Programmable A to I Replacement，约1210个氨基酸）
和RESCUE
（RNA Editing for Specific C-to-U Exchange，约1495个氨基酸）
系统小，仅830个氨基酸，因此整个体系可通过一个腺相关病毒载体
（adeno-associated virus，AAV）
递送，解决了因基因编辑系统过大而限制体内治疗应用的问题
。然而，目前这些RNA编辑工具治疗疾病的潜力仍然未知。
该研究首先在体外实验中研究和筛选了多种以Cas13为基础的RNA碱基编辑器系统和各自系统靶向MYO6 c.1325G>A p.C442Y突变的最适的crRNAs，比较了REPAIR系统和mxABE系统与RNA腺苷酸脱氨酶
(ADAR2dd)
变体对MYO6基因突变 c.1325G>A的编辑效率。发现由截短的Cas13X.1和ADAR2dd变体
（ADAR2ddE488Q）
组成的mxABE-v1系统具有较高A到I的转换效率和较低的脱靶编辑效率
（图2）
。
图2. 体外研究和筛选针对MYO6 p.C442Y突变的RNA碱基编辑器和crRNAs
团队建立了MYO6 p.C442Y半显性遗传耳聋小鼠模型，模拟了人类MYO6基因p.C442Y的致病突变，携带此突变的人类患者在儿童期开始发生渐进性听力损失，在对此小鼠模型的表型研究中，同时观察到内耳毛细胞的丢失，以及静纤毛形态和电生理功能的异常。在随后的体内研究中，通过腺相关病毒
(AAV)
局部递送mxABE-v1治疗系统
（AAV-mxABE-Myo6）
至MYO6 p.C442Y小鼠内耳后，在治疗的Myo6C442Y/C442Y纯合小鼠耳蜗中检测到精准的RNA编辑；相对于Myo6C442Y/+杂合小鼠未治疗的对侧耳，治疗耳中的正常MYO6转录本明显增高。经AAV-mxABE-Myo6治疗体系注射后，在观察期内，检测到Myo6C442Y/+小鼠的听觉功能得到改善
（图3）
；同时通过免疫荧光、扫描电镜和毛细胞电生理等技术，与未治疗的对照组相比，处理组的内耳毛细胞存活率增加，静纤毛形态异常减少，电生理功能指标得到纠正。
图3. 经mxABE治疗后改善了Myo6C442Y/+杂合小鼠听功能
这些工作为RNA编辑工具作为半显性遗性耳聋和其他遗传性疾病的治疗手段提供了概念验证，是首个基于RNA单碱基编辑技术治疗显性遗传性耳聋成功的研究，为遗传性耳聋的精准治疗以及安全的临床转化提供了有力的科学证据和新的治疗方向。
该工作由舒易来主任、杨辉研究员、李华伟教授共同指导完成，中科院脑智卓越中心博士研究生肖庆全，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院徐值姣、薛媛媛博士和临港实验室/上海脑科学与类脑研究中心胥春龙博士为论文的共同第一作者。复旦大学附属眼耳鼻喉科医院李耕林研究员、中科院脑智卓越中心刘志勇研究员、刘元花副研究员等在技术方面也做出了指导和支持。
http://doi.org/10.1126/scitranslmed.abn0449
制版人：十一
1. Xu, C., et al., Programmable RNA editing with compact CRISPR-Cas13 systems from uncultivated microbes. Nat Methods, 2021. 18(5): p. 499-506.
2. Melchionda, S., et al., MYO6, the human homologue of the gene responsible for deafness in Snell's waltzer mice, is mutated in autosomal dominant nonsyndromic hearing loss. Am J Hum Genet, 2001. 69(3): p. 635-40.
3. Wang, J., et al., A humanized mouse model, demonstrating progressive hearing loss caused by MYO6 p.C442Y, is inherited in a semi-dominant pattern. Hear Res, 2019. 379: p. 79-88.
4. Xue, Y., et al., Gene editing in a Myo6 semi-dominant mouse model rescues auditory function. Mol Ther, 2022. 30(1): p. 105-118.
5. Zuris JA et al., Cationic lipid-mediated delivery of proteins enables efficient protein-based genome editing in vitro and in vivo, Nat Biotechnol. 2015 Jan;33(1):73-80.
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