据至少一项估算数据显示，美国约有4.1万人出现亨廷顿病（Huntington’s disease）症状，超20万人存在遗传该病的风险。这种神经退行性疾病由亨廷顿基因（huntingtin gene, HTT）1号外显子内的CAG重复扩增突变所致，症状包括性格改变、步态不稳、不自主运动、言语不清等。目前学界正开展多项研究开发可延缓或阻断疾病进展的有效治疗方案，部分已进入临床试验阶段。
其中一种方案是利用体内碱基编辑技术精准编辑亨廷顿病致病基因的特定区段。这款由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）科学家开发的CRISPR工具在小鼠模型中测试时，可降低毒性蛋白片段水平并改善相关疾病症状。该方法的详细研究成果发表于《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering），论文标题为《体内CRISPR碱基编辑治疗亨廷顿病》（In vivo CRISPR base editing for treatment of Huntington’s disease）。
本研究由UIUC生物工程系副教授Pablo Perez-Pinera（医学博士、哲学博士）与Thomas Gaj（哲学博士）共同牵头。该研究团队并未采用CRISPR技术沉默亨廷顿基因的策略，而是设计了碱基编辑器以改变基因的特定位点——正是该突变导致亨廷顿蛋白易被切割为毒性片段，逐步杀伤脑细胞。研究人员在论文中写道：具体而言，他们采用的碱基编辑器“通过破坏HTT 13号外显子的剪接受体位点，产生抵抗蛋白水解的HTT异构体；13号外显子编码的序列包含参与N端毒性片段生成的关键蛋白水解切割位点”。这种编辑可使细胞的转录剪接机器跳过该小段外显子序列。
Gaj表示：“我们开发的碱基编辑器靶向HTT的特定区段，该区域的蛋白切割会启动级联反应最终生成毒性片段。最终我们没有完全沉默该蛋白的表达，而是改变了基因的转录剪接模式，从而避免生成危害性最高的蛋白片段。” Perez-Pinera补充道，这是一种利用基因编辑治疗亨廷顿病的全新思路：“我们没有完全灭活HTT蛋白或靶向旁路通路，而是对基因进行极小的编辑，改变细胞对该蛋白的加工处理模式。”
本研究中，科学家设计并筛选了140余种碱基编辑器，以筛选出靶向目标外显子效率最高、脱靶效应最少的候选编辑器。随后他们以腺相关病毒（AAV）为递送载体，将碱基编辑器注射入携带突变HTT基因的小鼠脑内。对小鼠的分析结果显示，与未接受治疗的小鼠相比，接受治疗的小鼠脑内毒性蛋白片段累积更少、疾病症状更轻，脑退行性病变程度也更低。
研究人员的下一步计划包括在人源化小鼠模型中评估这款靶向HTT 13号外显子跳读的领先编辑器，以确认治疗的耐受性，同时明确编辑是否会使野生型HTT的表达水平降至可耐受阈值以下。论文中提到，他们还计划评估“不同剂量下编辑器在大型动物中的靶点结合效率与耐受性，以确定治疗窗口并为后续的剂量选择提供依据”。
UIUC研究生、论文作者之一Kyrollos Shenouda表示，团队的其他规划还包括优化碱基编辑器向脑内的递送方式，降低侵入性并减少对病毒递送载体的依赖。Shenouda称：“我们也希望调整该策略以靶向HTT基因的其他区域，降低该蛋白其他方面的毒性作用。”
专业注释
- 碱基编辑：基于CRISPR系统的精准单碱基基因组编辑技术
- 外显子跳读：干预剪接过程使mRNA跳过指定外显子的技术
- 腺相关病毒（AAV）：基因治疗领域常用的安全递送载体