杨辉团队等首次开发基于RNA编辑工具Cas13的天使综合征疗法

天使综合征（Angelman syndrome），是一种罕见的脑部疾病，约20000名新生儿中有一名患病。患病儿童有严重的智力障碍、癫痫发作、行走和睡眠障碍，以及缄默症（有些甚至一生中一言不发），脸上始终带着笑容，因此也称为快乐木偶综合征。该疾病也列入了中国第一批罕见病名录。

天使综合征是由位于15号染色体上的 UBE3A 基因突变或缺失导致的单基因遗传病，然而，其遗传学原理又比一般的单基因遗传病更为复杂。通常每个基因都有两个拷贝（一个来自父亲，一个来自母亲），这一对基因也被称为等位基因。

然而，UBE3A 基因比较特殊，该基因来自父亲的拷贝会被其反义链转录的长链UBE3A-ATS抑制，处于沉默状态，所以只有来自母亲的拷贝表达。如果来自母亲的 UBE3A 基因出现问题，就会导致患上天使综合征。

对于这种复杂的遗传疾病，目前还没有根治方法，只能使用抗癫痫药物控制癫痫发作、以及进行运动、语言康复及行为教育。

近日，辉大基因杨辉博士，中科院脑科学与智能技术卓越创新中心周昌阳青年研究员及熊志奇研究员等人在 Molecular Therapy 期刊发表了题为：A high-fidelity RNA-targeting Cas13 restores paternal Ube3a expression and improves motor functions in Angelman Syndrome mice 的研究论文

该研究使用辉大基因自主开发的高保真RNA编辑工具 hfCas13x 有效恢复了父源 Ube3a 基因的表达，给小鼠注射表达高保真的 Cas13x 和 CRISPR RNA（crRNA）的 AAV 载体，能够明显改善疾病小鼠的肥胖和运动功能异常的表型。

Cas13x 是目前已知报道的最小 RNA 编辑工具，一个 AAV 就可以包装，高保真 Cas13x 不仅能够进行高效切割，还具有很好的特异性。

在这项研究中，研究团队在细胞系和小鼠原代神经细胞中筛选能够进行有效敲低 Ube3a-ATS 的 crRNA，发现在 Ube3a-ATS 上有多个靶向位点的 crRNA 能够高效地促进 Ube3a-ATS 转录本的降解并恢复 Ube3a 基因表达。

研究团队还在原代细胞中比较了 EFS 启动子和 hSyn1 启动子的效率，实验证明在小鼠原代神经细胞中利用 hSyn1 转录 Cas13x 能够更有效恢复 Ube3a 表达。免疫荧光染色显示，父源的 Ube3a 蛋白主要定位在细胞核，和野生型小鼠表达的母源 Ube3a 的定位一致。RNA-seq 数据也显示选定的 crRNA 和 hfCas13x 在转录水平上引起的脱靶很少。体内研究证明 AAV 包装的高保真 Cas13x 系统能够在皮层和海马区域明显恢复 Ube3a 的表达，并且改善天使综合征疾病模型鼠的表型，比如肥胖以及运动功能的异常。

综上所述，该研究首次证明了 RNA 编辑工具能够有效地恢复父源 UBE3A 基因的表达并改善天使综合征模型的症状，为天使综合征治疗策略的开发提供了重要基础。

李进慧博士，沈志鑫博士，刘亚京博士，晏子翔博士以及刘元花博士为论文共同第一作者。辉大基因创始人＆首席科学顾问杨辉博士，中科院脑智中心周昌阳青年研究员以及熊志奇研究员为共同通讯作者。第一作者李进慧博士现为辉大基因研发中心研究员，致力于天使综合征基因疗法的研究。该研究得到了临港实验室、国家自然科学基金以及中国脑计划等多项基金的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2023.02.015

转自：“生物世界”微信公众号

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