STTT 四川大学华益民/李一飞/郑焱江团队发表精确基因编辑特邀综述

遗传性心血管疾病是一类具有高致死率与致残率的疾病，部分患儿在儿童期即进展为心力衰竭，并需接收器械植入或心脏移植治疗，严重危害我国人口健康。但现在针对遗传性心血管疾病的治疗十分有限，然而随着基因治疗技术的出现，为这一类疾病的治疗带来了新的希望。

四川大学华西第二医院小儿心血管科华益民教授、李一飞教授、郑焱江副教授团队长期围绕心血管疾病开展基因治疗相关研究，近年来在Circulation (2022)、Circulation Research (2018、2020)、STTT (2022)及Theranostics (2022)发表相关论文，探讨了线粒体心肌病的基因治疗方案及HDR技术的改进。基于前期的工作，2024年2月26日，该团队与美国印第安纳大学医学院Nathan J. VanDusen教授在权威杂志Signal Transduction and Targeted Therapy发表题为“Precise genome-editing in human diseases: mechanisms, strategies and applications”的综述论文。文章以精确基因编辑的发展、策略、递送以及应用等四个方面，总结了精确基因编辑发展史上的里程碑事件，详细介绍当前精确基因编辑策略的特点，精确基因编辑通过DNA、RNA和RNP的递送方案，以及精确基因编辑在标记内源基因、筛选遗传变异、分子记录、生成疾病模型和基因治疗方面的应用，并讨论了精确基因编辑未来的发展方向。

在人类基因组中约25000个带注释的基因中，已鉴定出超过3000个与疾病相关的突变，并且这个数字随着研究的进行还在不断增长。识别、表征和纠正这些突变，以治愈疾病成为生物学和医学最重要的目标之一，而基因编辑技术的出现使这个目标成为可能。理想的基因编辑技术应该能够将目标DNA序列转变为任何其他所需的序列，同时实现高的靶向编辑率(效率)和最小的脱靶编辑(特异性)。综述介绍从DNA双螺旋结构发现以来的70年里，科学家开发的多种精确基因编辑策略，包括同源重组技术、Cre/LoxP重组酶系统、锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活子样效应核酸酶(TALENs)、CRISPR/Cas系统、基于CRISPR/Cas的碱基编辑器(BE)、先导编辑器(PE)以及CRISPR相关转座酶系统。

高效、安全地将精确的基因编辑元件递送至靶组织是基因编辑成功的先决条件。综述总结了当前基因组编辑的递送方式，包括DNA、RNA和RNP。其中DNA递送广泛应用于体内和体外，主要以质粒和病毒(腺相关病毒、慢病毒以及腺病毒等)的形式进行；RNA递送的优势在于可在体内快速起效，同时降低核酸酶的持续表达而引发的脱靶效应，以mRNA形式提供基因组编辑器是目前广泛采用的策略；基于RNP的递送是一种简单的方法，无需转录和翻译过程即可精确控制核酸酶剂量，简化了基因组编辑过程。

同时，综述介绍了精确基因编辑在生物学和医学领域的应用。在生物学领域，精确的基因编辑可在内源基因插入tag标签或荧光蛋白实现对目标蛋白的亚细胞定位；此外，精确基因组编辑也可用于创建特定的变体，然后对其进行功能筛选。在医学领域，精确基因编辑不仅诱导精确的突变制备疾病模型，还可矫正突变基因实现精确的基因治疗。综述还总结了当前进行临床试验的精确基因编辑策略，并对精确基因编辑的发展进行展望。

四川大学华西第二医院小儿心血管科的郑焱江副教授、李一飞教授为本综述的共同第一作者，印第安纳大学医学院的Nathan J. VanDusen教授和四川大学华西第二医院小儿心血管科的华益民教授为本综述的共同通讯作者。此外，四川大学华西第二医院小儿心血管科的周开宇教授、四川大学华西医院心外科的硕士研究生李田歌对本综述做出了重要贡献。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41392-024-01750-2