体内碱基编辑挽救Zellweger谱系障碍小鼠模型的肝脏病理生理学和过氧化物酶体功能障碍

Zellweger spectrum disorder (ZSD)是由过氧化物酶体生物发生所必需的PEX基因的双等位基因功能丧失变异引起的，这对正常细胞代谢和信号传导至关重要。PEX1-p.G843D (c.2528G>A)等位基因存在于约30%的ZSD患者中，常导致慢性肝病，可进展为肝硬化、肝细胞癌及神经系统健康恶化。本研究报道了腺嘌呤碱基编辑策略的建立与应用，以纠正已建立的纯合子Pex1-p.G844D ZSD小鼠模型，该模型表现出患者中存在的肝脏病理和代谢功能障碍。通过向新生和4周龄小鼠静脉注射编码ABE8e-V106W的AAV9，我们在整体肝脏中实现了高达60%的致病等位基因纠正。通过恢复过氧化物酶体功能，碱基编辑消除了极长链和支链脂肪酸以及有毒C27-胆汁酸中间体的整体积累。在血液、肝脏和脑组织中，植烷酸（一种积累时有害的支链脂肪酸）的水平升高被正常化。对纯合子Pex1-p.G844D小鼠的治疗导致肝脏转录组和组织病理学的渐进性、剂量依赖性正常化，同时伴随体重增加。向4周龄小鼠非病毒脂质纳米颗粒递送ABE8e-V106W mRNA也在27%的整体肝脏细胞中实现了Pex1-p.G844D等位基因的纠正。在患者来源的成纤维细胞中，碱基编辑纠正了超过80%的PEX1-p.G843D等位基因并恢复了过氧化物酶体稳态。全基因组实验和计算脱靶分析发现小鼠或人类基因组中脱靶编辑极少。总体而言，这些发现表明，跨年龄段的肝脏碱基编辑可能使ZSD患者受益，并为开发针对多种过氧化物酶体疾病根本原因的精准基因纠正治疗奠定了基础。