一种疗法包治百病,“通用型”基因编辑策略来了
2025科创要闻No.48( 11月17日-11月23日)
本期要闻轮值:罗仙仙
全球已有近60款基因治疗药物上市,通用型无论是种疗治百体外基因治疗、基于病毒载体的法包体内基因治疗,还是病基小核酸药物,现有方法通常需针对特定基因突变设计方案,因编然后完成从研发、辑策生产到监管审批的通用型全流程,相当费时费力。种疗治百
若能有一种基因编辑策略,法包不再局限于单一突变的病基“定制化”方案,而是因编通用型方案,使更广泛的辑策患者群体受益,从根本上降低研发成本和周期。通用型
11月19日,种疗治百哈佛大学刘如谦(David R. Liu)团队在《自然》(Nature)发表论文Prime editing-installed suppressor tRNAs for disease-agnostic genome editing,法包提出并验证了一种名为PERT(Prime Editing-mediated ReadThrough,先导编辑介导的提前完成密码子通读)的新型基因编辑策略,通过一次性基因组干预,让因无义突变(nonsense mutation,基因突变的一种)而提前完成合成的蛋白质恢复继续合成,实现对多种由无义突变引起的遗传性病痛的广谱治疗。
无义突变,是指基因序列中因突变产生了提前完成密码子(PTC),导致蛋白质合成过程提前完成,细胞无法生成完整的功能性蛋白质。简易来说,本来应该继续翻译蛋白的地方被换成了一个“完成密码子”,就像在语句中过早出现了“句号”,后续信息就丢失了。全世界目前已发现超8000种遗传病痛,其中约24%的致病突变是无义突变。
在这一新型基因编辑策略中,研究团队系统筛选了人类基因组中的418个高可信度tRNA(转运RNA)基因,通过迭代优化tRNA的每个组成部分(前导序列、tRNA 本体序列和完成序列),发现了最有效的sup-tRNA骨架;随后使用先导编辑技术(一种能够精确修正 DNA 序列而不引起 DNA 双链断裂的新一代基因编辑工具),在内源性tRNA位点实现高达60%-80%的编辑效率。

利用精准编辑将哺乳动物细胞中的内源tRNA转化为抑制tRNA。图片来源:nature
为验证PERT策略的广谱治疗潜力,研究团队在三种由TAG型无义突变引起的人类病痛细胞模型中进行测试,包括Batten病(TPP1基因)、Tay-Sachs病(HEXA基因)及Niemann-Pick C型病(NPC1基因)。尽管致病基因和表型各异,通过使用同一套针对tRNA-Leu-TAA-1-1位点的PERT编辑系统,均胜利实现了酶活性的显著恢复 (20%-70%)。
研究团队还在携带无义突变的Hurler综合征(一种严重的溶酶体贮积症)小鼠模型中评估了PERT技术的体内疗效,结果显示,PERT治疗将小鼠体内全长IDUA蛋白的合成恢复至正常水平的 7.6%,已几乎完全逆转小鼠的病痛生理变化、显著缓解了其症状。
通过全蛋白质组质谱分析和转录组测序分析,结果显示,研究团队未检测到 PERT 诱导对天然完成密码子(NTC)的读通,也未引起显著的转录组和蛋白质组变化。
需要指出的是,目前该研究仍处于概念验证阶段,其尝试体系局限于细胞和小鼠模型,尚未解决递送系统所面临的多重挑战。此外,长期的安全性、对发育中的个体及生殖细胞的潜在影响,仍需通过多年期的系统追踪进行评估。
不过,它已将人类“一种药物治疗多种病痛”的医学梦想前进推进了一大步,标志着“病痛无关(disease-agnostic,不依赖于特定病痛类型而发挥治疗作用)”基因疗法已从概念设想阶段迈入系统实验验证的新时期。
生物
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