用“通用基因修复工具”治疗多种遗传病

当前的治疗性基因组编辑（包括70多项临床试验）主要采用可编程核酸酶、碱基编辑器或引导编辑器，以等位基因特异性方式破坏或纠正疾病相关基因，已在镰状细胞贫血、T细胞白血病等多种疾病模型中显示疗效。然而，全球超20万种致病突变影响数亿人，为每种突变开发单独疗法面临巨大挑战，亟需等位基因无关或疾病无关的治疗策略。

无义突变（提前终止密码子，PTC）占ClinVar数据库中致病性等位基因的24%，其共同分子后果是翻译提前终止导致功能蛋白缺失，这为开发通用治疗方法提供了可能。抑制性tRNA（sup-tRNAs）的反密码子可与PTC互补，插入氨基酸而非终止翻译。虽然理论上sup-tRNAs可能通读PTC和天然终止密码子（NTC），但真核生物中存在多种机制（如PTC与NTC的密码子分布差异、NTC后冗余终止密码子等）使其具有良好耐受性。现有sup-tRNA疗法需通过脂质纳米颗粒或腺相关病毒（AAV）终身递送，或因效力不足需过表达，可能干扰全局翻译。

本研究开发了PTC引导编辑通读技术（PERT），通过引导编辑将冗余的内源性tRNA永久转化为优化的sup-tRNA。研究人员对418个人类tRNA基因的数千种变体进行迭代筛选，鉴定出具有最强抑制潜力的tRNA，并优化引导编辑工具，在单一基因组位点安装工程化sup-tRNA（无需过表达）。在Batten病（TPP1突变）、泰萨克斯病（HEXA突变）和囊性纤维化（CFTR突变）的人类细胞模型中，观察到PTC高效通读和蛋白功能恢复（酶活性达正常水平的20%-70%）。

在体内实验中，单次递送将小鼠内源性tRNA转化为sup-tRNA的引导编辑器，在Hurler综合征（IDUA p.W392X突变）小鼠模型中显著挽救疾病病理：GFP报告基因通读效率约25%，IDUA酶活性恢复约6%，几乎完全逆转肝、脑等组织的空泡化和糖胺聚糖沉积。蛋白质组学分析显示，PERT不会诱导NTC通读，也未引起显著的转录组或蛋白质组变化。

这些发现表明，PERT将基因组编辑的持久性与sup-tRNA的广泛适用性相结合，有望通过单一治疗剂治疗多种由无义突变引起的遗传疾病，为扩大基因组编辑疗法的受益人群提供了新方向。