基于eNme2.C-TadA9e的紧凑型碱基编辑器在小鼠模型中成功治疗AATD相关肝肺疾病

研究人员针对α-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)的PiZ突变，开发了基于Neisseria meningitidis演化Cas9切口酶(eNme2.C)和TadA9e的紧凑型腺嘌呤碱基编辑器(ABE)，通过单AAV递送系统在小鼠模型中实现了23%的编辑效率，不仅恢复了血清AAT水平至570 μg/mL治疗阈值以上，还显著改善了肝肺病变。该研究为AATD的基因治疗提供了新策略。

α-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)是一种常见的遗传性疾病，主要由SERPINA1基因发生G-to-A突变（称为PiZ突变）引起。这种突变导致α-1抗胰蛋白酶(AAT)错误折叠并在肝细胞内积聚，同时肺部因缺乏足够的AAT来抑制中性粒细胞弹性蛋白酶而引发肺气肿。目前治疗方法有限，迫切需要开发新的治疗策略。基因编辑技术尤其是碱基编辑器(ABE)的出现为解决这一问题带来了希望，但传统ABE系统体积过大，难以通过腺相关病毒(AAV)递送，这成为临床应用的主要障碍。

研究人员采用的关键技术包括：1）基于Neisseria meningitidis演化Cas9切口酶(eNme2.C)构建紧凑型ABE系统；2）使用TadA8e和TadA9e腺嘌呤脱氨酶变体进行碱基编辑优化；3）建立PiZ转基因小鼠和新型AAT-null;PiZ双转基因小鼠模型；4）通过单AAV递送系统实现体内基因编辑；5）采用肝功能检测、血清AAT水平测定和肺功能评估等多维度分析方法。

研究结果显示，在PiZ报告细胞中，eNme2.C-TadA8e/guide 2质粒实现了约20%的靶向编辑效率。值得注意的是，TadA9e在保持靶向编辑效率的同时，显著减少了旁观者编辑。在PiZ转基因小鼠中，eNme2.C-TadA9e AAV治疗8周后达到约23%的编辑效率，并明显减轻了肝脏病变。特别设计的AAT-null;PiZ小鼠模型显示，ABE治疗使血清AAT水平恢复至超过570 μg/mL的治疗阈值。更令人振奋的是，ABE治疗显著改善了已出现肺气肿的AAT-null;PiZ小鼠的肺功能。

这项研究由Jenny Gao、Wen Xue等团队完成，发表在《Molecular Therapy》上，首次证明基于eNme2.C的紧凑型ABE可通过单AAV递送同时治疗AATD相关的肝脏和肺部病变。研究不仅解决了传统ABE系统因体积过大难以AAV递送的技术瓶颈，还通过精确编辑PiZ突变位点实现了治疗效果。TadA9e的应用进一步提高了编辑特异性，减少了潜在的脱靶风险。建立的AAT-null;PiZ小鼠模型为研究AATD发病机制和治疗评估提供了新工具。该研究为AATD的临床基因治疗奠定了重要基础，也为其他单基因遗传病的治疗提供了可借鉴的技术路线。