Cas9和AAV一相逢,便创造出许多奇迹,华人科学家高光坪在基因治疗领域取得重大突破

BioWorld： CRISPR/Cas9基因编辑在治疗遗传病上有着巨大的应用前景，腺相关病毒（AAV）由于其高安全性以及稳定长效表达，被视为最有前景的基因治疗载体。基于CRISPR/Cas9的AAV载体无疑是体内基因治疗最理想、最具前景的方式。

金风玉露一相逢，便胜却人间无数。

8月14日，麻省大学医学院高光坪教授团队在Nature Biotechnology杂志发表题为：Cas9-mediated allelic exchange repairs compound heterozygous recessive mutations in mice的研究论文（图1），该研究首次通过AAV介导的CRISPR/Cas9，无需外源基因模板，修复多突变的杂合型小鼠隐性遗传病模型，为进一步临床应用提供了新的策略。

图1（图片来源：本论文）

介绍该论文前，我们先介绍一个概念：复合杂合突变（compound heterozygous mutations）。

复合杂合突变，也就是双等位突变，一对同源染色体上的等位基因都发生了突变，且突变位点又不一样（图2）。

图2（图片来源：BioWorld绘制）

CRISPR/Cas9基因编辑在治疗遗传病上有着巨大的应用前景，通过外源DNA模板进行同源重组修复（HDR）可以单独校正突变基因。但是许多隐性遗传病涉及复合杂合突变，例如FAH基因中有超过95种已知突变可引起I型遗传性酪胺酸血症（HT1）。不依赖于突变的基因修复策略可以避免递送外源DNA模板，从而大大简化了治疗方法的开发。

图3（图片来源：本论文）

图4（图片来源：本论文）

mut-1、mut-2是位于同源染色体上等位基因上不同突变位点，Cas9在sgRNA引导下，对这一对同源染色体均进行双链断裂（DSBs）,DNA修复时进行了等位交换，从而形成了一条野生型染色体，一条同时有mut-1、mut-2的突变型染色体（图3）。由于该遗传病为隐性遗传病，拥有野生型染色体后不再表现出疾病表型。

设计sgRNA时，靶向两个突变位点间的内含子区域（图4），避免了Cas9切割后修复造成的编码蛋白序列的突变。

该方法的优势：单个验证的sgRNA足以修复多个不同突变；sgRNA可以靶向内含子区域，避免编码蛋白序列被破坏；无需外源DNA模板。

通讯作者简介

高光坪教授

高光坪：全球基因治疗领域领导者之一，美国基因与细胞治疗学会主席、麻省大学医学院教授、Horae基因治疗中心主任、Human Gene Therapy杂志主编、中国“千人计划”专家、生物制药企业Voyager Therapeutics的创始人之一，研发的治疗Canavan disease（海绵状脑白质营养不良病)的AAV基因治疗药物已被FDA批准并进行了首例"Expanded Excess" 临床应用。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/nbt.4219（转化医学网360zhyx.com）