先导编辑和碱基编辑，治疗苯丙酮尿症

2023-11-04 19:11

苯丙酮尿症（PKU），是一种遗传性氨基酸代谢缺陷疾病，在新生儿中的发病率在1 / 10000到1/20000之间。患者由于苯丙氨酸（Phe）代谢途径中的酶缺陷，使得苯丙氨酸不能转变成为酪氨酸，导致苯丙氨酸及其酮酸在体内蓄积，并从尿中大量排出，因而得名。

如果患者不得到及时治疗，会导致血液中苯丙氨酸水平升高，并造成严重的神经系统并发症和智力损伤。目前的治疗方法可以部分改善结果，但它们需要细致的终身依从性，包括严格坚持蛋白质限制饮食，这对大多数患者来说非常困难。

近日，宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的新研究为使用基因编辑治疗苯丙酮尿症（PKU）带来了新希望，特别是两种新型基因编辑方式——先导编辑和碱基编辑。

这两项独立的研究，一项发表在 The American Journal of Human Genetics 期刊上，另一项发表在 Human Genetics and Genomics Advances 期刊上。研究团队在美国人类遗传学学会（ASHG）年会上报告了这两项研究。

在这两项研究中的第一项中，研究团队探索了使用先导编辑来纠正导致苯丙酮尿症（PKU）的基因突变。利用来自129名PKU患者的数据，研究团队发现，那些在苯丙氨酸羟化酶（PAH）基因中携带c.1222C>T突变的人，是世界上最常见的引起PKU的突变，他们对代谢状况的控制非常差。

PKU患者需要将苯丙氨酸（Phe）水平维持在120-360μmol/L之间才能保持健康。然而，大多数研究对象的Phe水平高于这个范围，这可能导致神经损伤。研究团队在带有该突变基因的人类肝细胞上进行了实验，并成功证明了先导编辑的有效性，为苯丙酮尿症（PKU）的治疗干预铺平了道路。

研究团队进一步在小鼠体内进行了研究，在小鼠肝脏中进行先导编辑，研究团队成功地纠正了苯丙氨酸羟化酶（PAH）基因中的c.1222C>T突变。这导致Phe水平大幅降低，所有治疗后的小鼠的Phe水平都远低于360μmol/L的阈值。重要的是，这种纠正是在不影响小鼠肝功能的情况下实现。

在这两项研究中的第二项中，研究团队同样关注苯丙酮尿症（PKU）中最常见的基因突变——苯丙氨酸羟化酶（PAH）基因中的c.1222C>T突变，研究团队在肝细胞和小鼠体内验证了碱基编辑技术的治疗效果。

研究团队使用脂质纳米颗粒（LNP）将碱基编辑器和gRNA递送到小鼠体内，苯丙酮尿症（PKU）小鼠模型的Phe水平在48小时内恢复正常。在相关研究中，研究团队观察到，到目前为止，治疗后的小鼠的Phe水平的下降持续了一年。这是PKU治疗的重大突破，PKU通常需要终生控制Phe水平。

费城儿童医院儿科助理教授、这两项研究的资深作者 Rebecca C. Ahrens-Nicklas 表示，这些发现是治疗苯丙酮尿症（PKU）的重要一步。虽然在动物模型上的结果为我们指明了正确的方向，但还需要未来的研究来推动这些进步。例如，接下来，我们将专注于完善碱基编辑方法，并将其与其他基因编辑方法的有效性进行比较。

这两项研究的通讯作者，宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的 Kiran Musunuru 教授表示，这些研究苯丙酮尿症（PKU）患者带来了希望，这是一种无法持久治疗的终身疾病，这两项研究证明了使用基因编辑来永久纠正与这种疾病相关的最常见基因突变的可行性。尽管仍有挑战需要克服，但这些发现为可能显著改善PKU患者生活的潜在新疗法打开了大门。

参考资料：https://www.pennmedicine.org/news/news-releases/2023/november/penn-researchers-develop-gene-editing-approaches-for-pku

来源：生物世界

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