程病毒样颗粒在类器官中“出手”，成功将囊性纤维化关键突变G542X转为G542R

yinfuhua

改写生命密码！iScience：工程病毒样颗粒在类器官中“出手”，成功将囊性纤维化关键突变G542X转为G542R
: V  Z' H/ @2 t8 H1 d' n来源：生物谷原创 2025-04-17 11:11
+ `) Q$ N- b3 N4 K& n研究利用工程病毒样颗粒递送腺嘌呤碱基编辑器，在患者来源的肠道类器官中，将囊性纤维化致病突变G542X编辑为G542R，恢复了部分CFTR功能，为该疾病治疗提供了新方向。- n- q6 u% _( m0 P$ q3 R4 f
在全球，约16.2万人正与囊性纤维化（CF）这一严重的遗传性疾病抗争。CF是一种常染色体隐性遗传病，会严重缩短患者寿命。它由CF跨膜传导调节因子（CFTR）基因的功能缺失突变引发，这些突变影响CFTR阴离子通道的合成、折叠、运输和门控特性，进而干扰氯离子和碳酸氢根离子的运输。尽管调制药物在治疗CF方面取得了一定进展，但对于携带特定突变的患者，如G542X突变患者，现有调制药物却无能为力。
0 p1 L1 n% Y, g/ f近期，发表于iScience的一项研究Adenine base editing with engineered virus-like particles rescues the CFTR mutation G542X in patient-derived intestinal organoids带来了新希望。$ ^5 X' s1 R: L: ^. H3 i% S3 L& I

  L  f! k& ~2 O" l( ~4 Z  t研究聚焦于G542X突变，它是CF的第二常见致病突变，由c.1624G>T突变产生，会导致提前终止密码子（PTC）的出现，触发无义介导的mRNA衰变（NMD），使得携带该突变的CFTR蛋白无法正常发挥功能，且对现有调制药物无反应。此前的CFTR基因编辑研究虽有成果，但各有局限。而碱基编辑技术因能实现精确的单核苷酸编辑，且不涉及双链断裂形成，在众多编辑策略中备受关注。
5 n: Z" t% f" |( N8 F0 C在这项研究中，研究团队利用工程病毒样颗粒（BE-eVLPs）将NG-ABE8e/sgRNA核糖核蛋白（RNPs）递送至患者来源的肠道类器官中，尝试将G542X突变编辑为非致病的G542R突变，以恢复CFTR功能。& |9 y& O) z5 Q+ U- I
研究结果令人振奋。首先，NG-ABE8e成功将G542X编辑为G542R，且编辑效率平均达到2%。在对两位捐赠者来源的肠道类器官进行检测时发现，转导了携带NG-ABE8e和G542X特异性sgRNA的BE-eVLPs（G542X-BE-eVLPs）的类器官细胞中，出现了G542X到G542R的编辑，而转导无sgRNA的BE-eVLPs的细胞则未发生DNA编辑。- R+ V" ^: ^  Y' b5 {
其次，该编辑过程具有高度精确性。在20-nt长的间隔结合区域内，未检测到潜在旁观者位点的编辑高于背景水平，这表明编辑设计的精准度极高，有效避免了不必要的突变。同时，通过CRISPResso2分析，也未检测到插入缺失（indel）的形成。在脱靶效应方面，研究人员利用CRISPOR进行计算机分析，找出了8个外显子脱靶位点，对其中最有可能发生脱靶编辑的ADAMTS6位点进行扩增和测序后，发现编辑效率未高于背景水平，其他位点因在种子区域存在错配，脱靶编辑的可能性较低。
/ b: N7 s; O5 `1 r6 R & A: K; t# \: Z& r
图 1：NG-ABE8e在患者来源的肠道类器官中将G542X编辑为G542R，无旁观者效应和脱靶效应$ r$ j3 u' Z0 r6 X* f8 d' u4 O
再者，G542R的出现有效恢复了CFTR的活性。在对转导后的肠道类器官进行功能检测时发现，G542X-BE-eVLPs成功挽救了CFTR的活性。通过短路电流（DIsc）测量，2%的G542X到G542R编辑恢复了6.4%的野生型CFTR活性，且两位捐赠者来源的类器官之间变异性可忽略不计。在3D培养的类器官中进行的福司可林诱导肿胀（FIS）实验也得到了类似结果，转导G542X-BE-eVLPs的类器官对FIS有明显响应，最高可达总未分选类器官的16%，且这些类器官的面积在刺激后显著增加。此外，研究还发现，添加调制药物组合（Elexacaftor、Tezacaftor和Ivacaftor，即ETI）对G542R功能没有额外影响。
' H( |$ Z9 `! `2 `4 v8 I . f( }# P6 x# a" B/ T% j9 k
图 2：G542R在患者来源的肠道类器官中恢复CFTR活性# _8 m/ T) I+ G* J$ [8 B/ c. I; ?

% F: p3 F0 h# H6 F" m图 3：G542X-BE-eVLPs在三维培养的患者来源肠道类器官中恢复FIS' ?; }0 J) w7 g: |' _( u* i
总的来说，这项研究利用腺嘌呤碱基编辑技术，成功在患者来源的肠道类器官中拯救了G542X突变，为囊性纤维化的治疗开辟了新途径。尽管目前还处于原理验证阶段，但研究结果充分展示了碱基编辑技术在纠正致病突变方面的巨大潜力，为未来体内应用奠定了坚实基础。相信在科研人员的不断努力下，基因编辑技术将为更多疑难病症的治疗带来新的曙光。（生物谷Bioon.com）
6 v0 A/ r. I+ l9 d0 G9 z* s参考文献：
- P4 P: j  c; j9 N& q6 Y  j0 ?Nicosia L, Pranke I, Latorre RV, et al. Adenine base editing with engineered virus-like particles rescues the CFTR mutation G542X in patient-derived intestinal organoids. iScience. 2025;28(3):111979. Published 2025 Feb 21. doi:10.1016/j.isci.2025.1119794 G7 |* {2 y* o1 ]4 @; F7 `5 p

' [  K$ J' w2 d  H5 k- l# g