靶向体内基因整合实现分泌型GLP-1受体激动剂长效表达逆转饮食诱导的肥胖与糖尿病前期

为解决非单基因复杂疾病缺乏明确遗传靶点的治疗难题，日本大阪大学团队通过CRISPR-Cas9介导的HITI（非同源末端连接）技术，将分泌型Exendin-4（Exe4）基因整合至小鼠肝脏Alb位点，实现长达28周的血浆Exe4持续分泌。单次给药显著降低高脂饮食小鼠体重增长（34%），改善糖代谢与胰岛素敏感性，为代谢性疾病提供新型长效治疗方案。

　　

代谢性疾病如肥胖和2型糖尿病（T2DM）已成为全球健康的主要威胁，但其多因素致病机制使得传统基因疗法难以奏效。尽管GLP-1受体激动剂（GLP-1RA）如Exendin-4（Exe4）能有效调控血糖和食欲，但需频繁注射且停药易反弹。如何实现一次治疗终身获益？日本大阪大学（Osaka University）的研究团队在《Communications Medicine》发表突破性研究，通过创新性基因组编辑策略，将分泌型Exe4基因永久植入肝脏细胞，成功逆转饮食诱导肥胖（DIO）小鼠的代谢异常。

研究采用三大关键技术：1）设计分泌型Exe4（scExe4）融合蛋白，通过信号肽（SP）和弗林蛋白酶切割位点（FCS）实现肝细胞高效分泌；2）基于HITI（Homology-Independent Targeted Integration）的非同源重组技术，将scExe4基因靶向插入小鼠Albumin（Alb）基因位点；3）利用脂质纳米颗粒（LNP）递送CRISPR-Cas9系统组件，实现肝脏特异性基因编辑。实验使用高脂饮食诱导的肥胖（DIO）C57BL/6J小鼠模型，通过代谢参数监测和耐受性测试评估长期疗效。

scExe4的体外分泌与生物活性验证
通过优化NGF-FCS2信号肽组合，在Hepa1-6肝细胞中实现Exe4高效分泌（较基础水平提升>100倍）。葡萄糖刺激胰岛素分泌（GSIS）实验证实，肝细胞分泌的scExe4与合成Exe4肽生物活性等效（p>0.05）。

体内长效分泌系统的建立

单次LNP递送后，Donor+Cas9组小鼠血浆Exe4浓度维持28周（1%敲入效率），而Donor组4周后即消失。数字PCR显示肝脏特异性整合，且RT-qPCR证实Exe4 mRNA仅肝脏表达。关键的是，5'-RACE和全基因组测序未检出显著脱靶效应，AST/ALT等肝毒性指标与对照组无差异（p>0.05）。

DIO模型的代谢改善

与渗透泵给药的Peptide组（停药后反弹）相比，Donor+Cas9组持续表现出：1）食物摄入减少29%，体重增幅降低34%（与正常饮食组相当，p>0.05）；2）葡萄糖耐量（GTT）和胰岛素敏感性（ITT）恢复至正常水平（AUC降低***p<0.001）；3）HbA1_c和胰岛素水平显著优化，且不影响内源性GLP-1分泌（Supplementary Fig. 8）。

这项研究开创性地将基因编辑应用于非遗传性代谢疾病治疗，其核心价值在于：1）突破传统生物制剂半衰期限制，实现"一针治愈"潜在可能；2）HITI技术克服了同源重组（HDR）对细胞增殖的依赖，拓展了体内基因治疗的应用场景；3）为单基因编辑治疗多因素疾病提供范式，可推广至其他需要长效蛋白表达的领域（如抗体疗法）。尽管临床转化仍需评估长期安全性，但该研究为肥胖、糖尿病等"现代流行病"提供了变革性治疗思路。