David Liu发表新文章：论一次治疗纠正人肺囊性纤维化的有效性

囊性纤维化是最常见的遗传性疾病之一，会导致肺部和身体其他部位粘液积聚、呼吸问题和感染。现在，麻省理工学院博德研究所(Broad Institute of MIT)、哈佛大学(Harvard)和爱荷华大学(University of Iowa)的研究人员已经开发出一种基因编辑方法，可以有效地纠正导致囊性纤维化的最常见突变，85%的患者都有这种突变。随着进一步的发展，它可能为只使用一次且副作用更少的治疗铺平道路。今天发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上的这种新方法精确而持久地纠正了人类肺细胞中的突变，将细胞功能恢复到与Trikafta相似的水平。

　　

囊性纤维化是最常见的遗传性疾病之一，会导致肺部和身体其他部位粘液积聚、呼吸问题和感染。一种名为Trikafta的三药鸡尾酒自2019年开发以来，极大地改善了患者的生活质量，但可能导致白内障和肝脏损伤，必须每天服用，每年的费用约为30万美元。

现在，麻省理工学院博德研究所(Broad Institute of MIT)、哈佛大学(Harvard)和爱荷华大学(University of Iowa)的研究人员已经开发出一种基因编辑方法，可以有效地纠正导致囊性纤维化的最常见突变，85%的患者都有这种突变。随着进一步的发展，它可能为只使用一次且副作用更少的治疗铺平道路。

今天发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上的这种新方法精确而持久地纠正了人类肺细胞中的突变，将细胞功能恢复到与Trikafta相似的水平。该方法基于一种称为“prime编辑”的技术，该技术可以在基因组中插入、删除和替换多达数百个碱基对，并且几乎没有不需要的副产物。Prime编辑是由David Liu的实验室于2019年开发的，David Liu是Broad的Richard Merkin教授和Merkin医疗保健变革技术研究所所长，也是哈佛大学教授和霍华德休斯医学研究所的研究员。

该研究的资深作者Liu说:“我们希望，使用prime编辑来纠正囊性纤维化的主要原因，可能会导致这种严重疾病的一次性、永久性治疗。开发一种有效纠正这种具有挑战性的突变的策略也为优化prime编辑提供了蓝图，以精确纠正导致毁灭性疾病的其他突变。”

Liu实验室的博士后研究员Alex Sousa和研究生Colin Hemez是这项研究的第一作者。

基因修复

囊性纤维化是由CFTR基因突变引起的，这种突变破坏了细胞膜上将氯离子泵出细胞的离子通道。已知的CFTR基因有2000多种变体，其中700种会导致疾病。最常见的是三碱基对CTT缺失，导致离子通道蛋白错误折叠和降解。

纠正CFTR中的CTT缺失长期以来一直是包括Liu在内的实验室的基因编辑疗法的目标，但大多数尝试都不够有效，无法获得治疗益处，或者使用CRISPR/Cas9核酸酶编辑等方法，这些方法会在DNA中产生双链断裂，这会在靶基因和基因组中的其他位置产生不必要的变化。

prime编辑是一种更灵活和可控的基因编辑，不需要双链断裂，可以帮助解决这一限制。为了更有效地纠正CFTR突变，刘的团队结合了六种不同的技术增强。其中包括改进引物编辑指导RNAs，这些RNAs对引物编辑蛋白进行编程，以找到它们的目标并进行所需的编辑，以及修改引物编辑蛋白本身和其他改变，使目标位点更容易接近。结合起来，这些改进纠正了人类肺细胞中约60%的CTT缺失，在直接从患者肺中提取并在培养皿中培养的细胞中约25%的CTT缺失，比以前纠正细胞中不到1%突变的方法有所增加。与之前使用Cas9核酸酶的方法相比，新方法每次编辑产生的不需要的插入和删除也减少了3.5倍。

接下来，研究人员将需要找到方法，将prime编辑机制打包并运送到小鼠和最终人类的气道中。该团队希望，最近的进展，如脂质纳米颗粒到达小鼠的肺部，可能有助于加快这种方法的转化。

引用论文:Systematic optimization of prime editing for the efficient functional correction of CFTR F508del in human airway epithelial cells