Science Translational Medicine:碱基编辑,挽救致命心脏病并延长寿命

2022-11-28 王聪 “生物世界”公众号 发表于上海

该研究在iPSC中验证了碱基编辑和先导编辑在修正RBM20基因突变的效果,并进一步在RBM20基因突变的扩张型心肌病(DCM)小鼠模型中证实了腺嘌呤碱基编辑器(ABE)能够有效修正基因突变。

扩张型心肌病(DCM)是一种以心脏增大伴随收缩功能障碍和心源性猝死为特征的严重心脏病,扩张性心肌病是人类心力衰竭最常见的原因之一,患病率约为1/250。

RBM20基因突变,是心肌病的常见原因,占家族性扩张型心肌病(DCM)患者的2-6%。在年轻时进行心脏移植是目前唯一有效的治疗方法。而基于CRISPR的基因编辑疗法,例如碱基编辑(Base Editing)和先导编辑(Prime Editing),能够精确且永久性修正基因突变,这为治愈这种家族性心肌病带来可能,但仍需要改进其编辑效率,并避免脱靶效应。

近日,德州大学西南医学中心的研究人员在 Science 子刊 Science Translational Medicine 发表了题为:Precise genomic editing of pathogenic mutations in RBM20 rescues dilated cardiomyopathy 的研究论文。

该研究在iPSC中验证了碱基编辑和先导编辑在修正RBM20基因突变的效果,并进一步在RBM20基因突变的扩张型心肌病(DCM)小鼠模型中证实了腺嘌呤碱基编辑器(ABE)能够有效修正基因突变,恢复其心脏功能并延长寿命。

首先,研究团队使用腺嘌呤碱基编辑器(ABE)对诱导多能干细胞(iPSC)中 RBM20 R634Q 突变的精确修正(A-to-G编辑效率高达92%)。虽然ABE对 RBM20 R634Q 突变的编辑效率很高,但由于编辑窗口有限,某些位点附近缺少合适的PAM序列,因此无法修正所有的RBM20突变。因此,研究团队还使用先导编辑(PE)对iPSC中的 RBM20 R636S 突变进行了精确修正(A-to-C编辑效率达40%)。

为了评估腺嘌呤碱基编辑器(ABE)用于体内治疗扩张型心肌病(DCM)的潜力,研究团队进一步构建了 RBM20 R636Q 突变小鼠模型,由于人类和小鼠的 RBM20 蛋白的氨基酸数量差异,RBM20 R636Q 突变小鼠模型与人类的 RBM20 R634Q 突变相对应,其能够模拟人类扩张型心肌病(DCM)的表型。纯合子(R636Q/R636Q)小鼠表现出严重的心脏功能障碍、心力衰竭和过早死亡。

研究团队使用腺相关病毒9型(AAV9)分别递送基于SpCas9突变体SpCas9-VRQR的腺嘌呤碱基编辑器ABEmax-VRQR-SpCas9,以及靶向 RBM20 R636Q 突变位点的gRNA,通过超声心动图评估显示,治疗后的小鼠恢复了心脏功能并延长了寿命。

进一步RNA转录组测序分析显示,腺嘌呤碱基编辑器(ABE)挽救了纯合子R636Q/R636Q小鼠的心脏转录谱,恢复了正常基因表达。这些发现证明了对突变基因的精确修正是治疗基因突变导致的扩张型心肌病(DCM)的有潜力的方法。

原始出处:

TAKAHIKO NISHIYAMA, et al. Precise genomic editing of pathogenic mutations in RBM20 rescues dilated cardiomyopathy. SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE, 23 Nov 2022, Vol 14, Issue 672.

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