基因編輯胚胎，阻斷遺傳疾病！廣醫三院團隊首次運用基因編輯修復人類胚胎板層狀魚鱗病致病基因

板層狀魚鱗病（lamellar ichthyosis，下文簡稱LI）是一種罕見的遺傳病，目前尚無有效治愈方法。若父母攜帶LI缺陷基因，目前僅能通過早期胚胎診斷來阻止患兒的出生。如果能在胚胎層面修復有遺傳缺陷的基因，LI這種遺傳疾病是否能夠被阻斷呢？

近期，廣州醫科大學附屬第三醫院劉見橋教授團隊聯合上海中醫藥大學附屬曙光醫院童國慶教授團隊、上海科技大學李廣磊博士團隊在國際知名期刊《Molecular Therapy》 （IF11.454）上共同發表一項最新研究成果（Correction of the pathogenic mutation in TGM1 gene by adenine base editing in mutant embryos，PMID： 33974999），利用腺嘌呤堿基編輯器高效修復TGM1型板層狀魚鱗病胚胎的致病基因。這一成果是腺嘌呤編輯系統用于人類胚胎修復的全球首次報道，給臨床上修復致病胚胎、以及PGT檢測無正常胚胎患者帶來新希望。

生育受限，修復缺陷基因阻斷罕見遺傳病

板層狀魚鱗病（LI）是一種常染色體隱性遺傳病，臨床表現為皮疹為大的灰棕色鱗屑，全身彌漫性紅斑等，受感染的新生兒出生時通常包有火棉膠樣。該病發病率約1/20萬，屬于罕見的遺傳病，該病不會致死，但患者生活質量非常差，且目前沒有有效的治療手段。

LI是一種遺傳異質性疾病，與ABCA12、ALOXE3、ALOX12B、TGM1等基因相關，其中TGM1基因編碼的轉谷氨酰胺酶-1是參與形成并維持角化包膜的關鍵酶，TGM1基因突變是導致板層狀魚鱗病的主要原因。

目前，由于對LI的治療沒有有效辦法，想要阻斷該疾病，只能在攜帶致病基因的夫妻雙方上，通過體外受精獲得胚胎，在植入前對胚胎進行遺傳學檢測（PGT），以篩選健康的胚胎移植。但是，為篩選出健康的胚胎，PGT檢測對形成囊胚的數量和質量提出了更高的要求，這也讓一些獲卵少、無囊胚形成的患者望而止步。基于此，研究人員一直在研究如何通過基因編輯技術，在胚胎層面精準修復LI的致病基因，從而實現修復患病胚胎的目的。

執著探索，科研團隊利用基因編輯技術修復胚胎突變基因

廣州醫科大學附屬第三醫院劉見橋教授團隊聯合上海中醫藥大學附屬曙光醫院童國慶教授團隊、上海科技大學李廣磊博士團隊利用兩種腺嘌呤堿基編輯系統校正板層魚鱗病TGM1突變基因，通過全基因組測序、深度測序和RNA測序驗證了基因修復的有效性和安全性。

在一次偶然的機會下，科研團隊遇到一對多次流產的夫婦。夫婦二人一路奔波，尋醫問藥無果。聽從醫生建議后，夫婦做了相關檢查，發現二人均為板層狀魚鱗病基因TGM1C607T突變的攜帶者，這也解釋了妻子多次流產的原因。在征得夫婦二人的知情同意后，團隊保存了他們的遺傳標本，為尋找治療辦法做準備。

根據疾病基因特點，科研團隊首先構建TGM1C607T細胞模型，對比4種堿基編輯器：BEmax-AID、BEmax-A3A-Y130F、AncBE4max、AncBEmax-NG在編輯靶基因和非靶基因的編輯效率，最后選擇BEmax-A3A-Y130F和mt-sg1來構建基因缺陷型細胞系，獲得100%編輯位點和0%非編輯位點的細胞系。接下來利用ABEmax-NG和Sc-ABEmax腺嘌呤堿基編輯器和不同長度的single guide RNA（sgRNA）對突變細胞系進行修復。

那么，摸索好的組合是否可以糾正患病胚胎呢？帶著這個疑惑，團隊利用患者捐獻的精子與不成熟卵成熟后，受精成為疾病攜帶型胚胎（患病胚胎），再分別將ABEmax-NG和Sc-ABEmax與對應的sgRNA組合注射進胚胎（圖1）。

在實驗后，經高通量深度測序，發現修復方案有約80%的修復效率（圖2）。全基因組測序及潛在脫靶位點深度測序都表明兩種修復方案的安全性（圖3）。這意味著，利用腺嘌呤基因編輯成功修復了人類胚胎板層狀魚鱗病致病基因。

（圖1▲ 技術流程圖）

（圖2▲ 矯正人類胚胎中的致病突變基因）

（圖3▲修復后胚胎的安全性評價）

與時俱進，基因編輯技術的臨床應用仍需研究

該研究利用腺嘌呤堿基編輯器糾正TGM1基因點突變異常導致的板層狀魚鱗病胚胎，腺嘌呤堿基編輯器DNA脫靶少，RNA的脫靶也通過不斷優化的蛋白進行了降低，安全性得到了提高，應用前景巨大。這也是腺嘌呤編輯系統用于人類胚胎修復的全球首次報道！

罕見遺傳病種類繁多，是人類醫學面臨的巨大挑戰之一，給患者和家庭帶來巨大的痛苦和經濟負擔，同時大概率傳給下一代，常規方法難以治愈。目前，中國罕見病患者可能超過1600萬，有75%的罕見病見于孩童時期，近80%的罕見病是由于基因缺陷所致。若父母雙方都是缺陷基因的攜帶者，他們如何孕育健康的后代將是一個巨大的難題。

基因治療在源頭上對基因進行修復，修復致病基因獲得健康胚胎。隨著基因編輯技術的不斷發展，其可靠性，安全性越來越高，治療成本不斷降低，為其將來走向臨床打下堅實的基礎。但是，基因編輯技術還受到倫理問題和相關法律法規的限制，以及研究可靠性、安全性的驗證等不少挑戰，距離臨床應用尚需更多研究。