科研进展| 基因组所合作研究:有望利用CRISPR技术治疗脊髓性肌萎缩症患者

      3月24日，国际权威学术期刊《细胞研究（Cell Research）》在线发表了题为 “Base editing-mediatedsplicing correction therapy for spinal muscular atrophy”的研究成果。该研究证实通过新一代单碱基编辑技术能够高效修复SMN2基因的异常剪接、重启SMA患者SMN全长蛋白表达，有望成为SMA的基因治疗手段。

      中国农业科学院农业基因组研究所左二伟研究员与福建医科大学附属第一医院神经内科主任医师陈万金教授，中科院脑科学与智能技术卓越创新中心杨辉研究员合作证实了通过新一代单碱基编辑技术，能够高效修复SMN2（Survival Motor Neuron 2，运动神经元生存2）基因的异常剪接、重启SMA（Spinal Muscular Atrophy, 脊髓性肌萎缩症 ）患者SMN全长蛋白表达，有望成为SMA的基因治疗手段。

      该研究使用单碱基编辑系统替代了之前传统的基于双链断裂的基因编辑系统，有望成为一个更为安全可靠的基因治疗策略。该研究首先采用TadA-TadA*-SaCas9n-KKH单碱基编辑器对SMA iPSCs的SMN2基因7号外显子剪接沉默子（ESS）进行编辑，发现成功编辑后的iPSCs SMN全长蛋白表达水平显著增高，其分化来源的运动神经元的功能性SMN全长蛋白颗粒增多。基于此，研究团队进一步通过显微注射获得了SMA基因编辑小鼠SC-SMAT5C（携带7号外显子第5个碱基编辑T→C），发现小鼠寿命可显著延长超过400天（未经编辑治疗的SMA小鼠寿命不超过14天），且可正常发育繁殖，证实了单碱基编辑系统对SMA治疗的有效性和安全性。

      为降低脱靶效应，研究团队进一步采用三种高保真性的腺苷酸脱氨酶单碱基编辑系统（TadAF148A-TadA*F148A-ABEmax;TadA*-ABEmax; TadA*V82G-ABEmax）分别在三种细胞系（HEK293T; SMA鼠胚胎干细胞; SMAiPSCs）对7号外显子ESS进行综合筛选，成功获得特异、高效编辑位点A36G（丝氨酸→丝氨酸），使得7号外显子的剪接沉默子ESS-B转换成剪接增强子，从而使得SMN全长蛋白表达水平显著提高。

      最后，研究团队采用电穿孔法分别在SMA iPSC分化来源的运动神经元和P0 SMN-△7小鼠的皮层神经元进行TadA*-ABEmax质粒转染，单细胞高通量测序显示A36G位点的成功编辑。首次证实了单碱基编辑器对运动神经系统的有效性，为该病将来的临床基因治疗提供了理论依据。该工作得到国家自然科学基金委员会，中国农业科学院和深圳市项目的资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41422-020-0304-y