以自閉癥為代表的神經(jīng)發(fā)育性疾病，正困擾著無數(shù)家庭，長期以來“無藥可用”的困境讓患者家庭背負(fù)著沉重的身心與經(jīng)濟(jì)壓力。

北京時(shí)間2月19日凌晨，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Nature》在線發(fā)表一項(xiàng)重磅成果，為這類疾病的基因治療帶來突破性進(jìn)展。這項(xiàng)研究由上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院發(fā)育行為兒童保健科及教育部-上海市環(huán)境與兒童健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授李斐、副研究員楊侃團(tuán)隊(duì)，與上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院松江研究院仇子龍教授團(tuán)隊(duì)、復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院研究員程田林團(tuán)隊(duì)和中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心李勁松院士團(tuán)隊(duì)通力合作完成，不僅驗(yàn)證了腦內(nèi)精準(zhǔn)基因編輯的可行性，更讓全球神經(jīng)發(fā)育疾病患者家庭看到了治療的曙光。 >
鎖定“元兇”，單基因缺陷背后的發(fā)育困局

此次研究聚焦的Snijders Blok–Campeau綜合征（SNIBCPS），是一種典型的神經(jīng)發(fā)育性疾病，其“罪魁禍?zhǔn)住币驯幻鞔_——CHD3基因的突變。就像一本生命“說明書”中某個(gè)關(guān)鍵段落出現(xiàn)了錯(cuò)字，這個(gè)基因的異常會(huì)導(dǎo)致兒童神經(jīng)發(fā)育發(fā)育障礙，患者出現(xiàn)自閉癥特征、全面發(fā)育遲緩、語言障礙、智力障礙及肌張力低下等一系列問題，給患者成長和家庭生活帶來極大挑戰(zhàn)。長期以來，由于病因復(fù)雜、靶向困難，該病始終缺乏針對(duì)性治療方法。

針對(duì)臨床中已明確的CHD3-R1025W熱點(diǎn)高頻突變，研究團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建了人源化的突變小鼠模型。這些小鼠完美復(fù)刻了患者的核心癥狀，出現(xiàn)了社交回避、重復(fù)刻板動(dòng)作、認(rèn)知遲鈍、發(fā)聲異常以及運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)等行為異常，為后續(xù)治療研究搭建了精準(zhǔn)的“疾病模擬平臺(tái)”。幸運(yùn)的是，盡管SNIBCPS癥狀繁雜，但病因和靶點(diǎn)清晰，為后續(xù)“精準(zhǔn)開鎖”的基因編輯治療奠定了基礎(chǔ)。

量身定制“基因工匠”，精準(zhǔn)修正堿基錯(cuò)配

要從根源上解決問題，關(guān)鍵在于精準(zhǔn)修復(fù)那個(gè)“出錯(cuò)”的基因位點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一款新型腺嘌呤堿基編輯器——TadA- embedded adenine base editor（TeABE），它就像一位專為修復(fù)該基因缺陷而生的“精密工匠”。

與傳統(tǒng)基因編輯技術(shù)可能造成DNA雙鏈斷裂的“粗獷操作”不同，這款“工匠”能精準(zhǔn)識(shí)別并將突變的A·T堿基對(duì)修復(fù)為正常的G·C堿基對(duì)，整個(gè)過程如同在書頁上修正單個(gè)錯(cuò)字，不會(huì)破壞DNA的整體結(jié)構(gòu)，大幅降低了基因編輯過程中可能出現(xiàn)的基因組紊亂風(fēng)險(xiǎn)。為了找到最優(yōu)質(zhì)的“修復(fù)方案”，研究團(tuán)隊(duì)在細(xì)胞水平上對(duì)數(shù)十種引導(dǎo)RNA（sgRNA）與編輯器的組合進(jìn)行了篩選，最終鎖定了編輯效率最高、“誤改”風(fēng)險(xiǎn)（脫靶效應(yīng)）最低的組合。

患病小鼠療效顯現(xiàn)，重獲正常社交與認(rèn)知

在完成實(shí)驗(yàn)室篩選后，研究團(tuán)隊(duì)通過尾靜脈注射的方式，將這款定制“基因編輯器”送入突變小鼠體內(nèi)。令人振奮的是，編輯器成功抵達(dá)小鼠多個(gè)腦區(qū)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的靶向修復(fù)，且?guī)缀鯖]有對(duì)周圍正�；蛟斐捎绊懀ㄝ^低的旁觀者效應(yīng)）。

更關(guān)鍵的是，隨著CHD3蛋白水平顯著恢復(fù)，小鼠的行為異常也得到了直接的改善。在三箱社交實(shí)驗(yàn)中，原本回避同伴的小鼠開始主動(dòng)與同類互動(dòng)；在新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)中，它們能清晰分辨新物體與熟悉物體，認(rèn)知缺陷得到緩解；在巴恩斯迷宮學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)中，其學(xué)習(xí)和記憶能力也恢復(fù)正常。同時(shí)，小鼠的運(yùn)動(dòng)能力也同步提升，肌張力增強(qiáng)，原本不協(xié)調(diào)的步態(tài)變得穩(wěn)健。

安全筑牢防線，跨物種實(shí)驗(yàn)邁出臨床關(guān)鍵一步

基因治療的臨床轉(zhuǎn)化，安全性是重中之重。為了確保這款“基因編輯器”的安全性，研究團(tuán)隊(duì)通過GUIDE-seq技術(shù)在全基因組范圍內(nèi)“排查”可能的脫靶位點(diǎn)。

結(jié)果顯示，在人類細(xì)胞中潛在的脫靶位點(diǎn)編輯率均低于1%，在小鼠腦中這一數(shù)值更低，幾乎可以忽略不計(jì)。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)編輯過程中可能產(chǎn)生的次要突變進(jìn)行了功能驗(yàn)證，確認(rèn)這些微小突變不會(huì)影響CHD3蛋白的正常功能，進(jìn)一步為治療的安全性筑牢了防線。

要讓基因治療真正走向人類臨床，還需證明其在更接近人類的動(dòng)物模型中同樣安全有效。為此，研究團(tuán)隊(duì)在非人靈長類（獼猴）模型中開展了鞘內(nèi)注射AAV9-TeABE實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，編輯器在獼猴腦內(nèi)高效表達(dá)并完成拼接，成功檢測到明確的堿基編輯活性。這一成果不僅證明了該技術(shù)具備跨物種應(yīng)用的可行性，更為后續(xù)臨床試驗(yàn)積累了充足的前期數(shù)據(jù)。

研究人員坦言，

從動(dòng)物模型到人類臨床治療，還有很長的路要走。目前，研究團(tuán)隊(duì)已在規(guī)劃下一步實(shí)驗(yàn)，包括優(yōu)化編輯器結(jié)構(gòu)、探索更安全的遞送方式、建立人源類器官疾病模型以及構(gòu)建大型動(dòng)物長期安全性評(píng)價(jià)體系等。希望不久的將來，基于堿基編輯的基因治療策略將為更多神經(jīng)發(fā)育疾病患者帶來希望。

為后續(xù)更多神經(jīng)發(fā)育疾病精準(zhǔn)治療研究奠定基礎(chǔ)

此次李斐教授和仇子龍教授等團(tuán)隊(duì)在《Nature》發(fā)表的重磅成果，是針對(duì)單基因突變導(dǎo)致的神經(jīng)發(fā)育障礙進(jìn)行干預(yù)的重要成果。

在環(huán)境病因研究方面，近期李斐教授團(tuán)隊(duì)牽頭完成的“神經(jīng)發(fā)育障礙的生命早期環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別和防控體系建立與推廣”項(xiàng)目，憑借在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、技術(shù)突破、干預(yù)落地與政策轉(zhuǎn)化全鏈條的系統(tǒng)性創(chuàng)新。

在此之前，團(tuán)隊(duì)已構(gòu)建起“自然人群-高危人群-疾病人群”三大特色隊(duì)列，揭示了妊娠期嚴(yán)重孕吐、隱匿性鉛暴露、全氟化合物污染等一系列神經(jīng)發(fā)育障礙關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，研發(fā)出AI眼動(dòng)篩查工具、指尖血微量污染物檢測等多項(xiàng)兒童友好型適宜技術(shù)，更開創(chuàng)了布美他尼“老藥新用”、AI驅(qū)動(dòng)孤獨(dú)癥居家智能干預(yù)等精準(zhǔn)診療方案，相關(guān)成果推動(dòng)3項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)、3項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)修訂，累計(jì)惠及全國31個(gè)省市超550萬新生兒及8萬余名神經(jīng)發(fā)育障礙患兒。

團(tuán)隊(duì)以發(fā)育行為兒童保健科和教育部-上海市環(huán)境與兒童健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，匯聚了兒科、神經(jīng)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、生物信息學(xué)等多學(xué)科頂尖人才，沉淀了扎實(shí)的基礎(chǔ)研究功底與豐富的臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更形成了“醫(yī)防融合、數(shù)智驅(qū)動(dòng)、跨界融合”的研究理念，為此次腦內(nèi)精準(zhǔn)基因編輯研究提供了從疾病靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、動(dòng)物模型構(gòu)建到安全性驗(yàn)證的全流程支撐，也為后續(xù)更多神經(jīng)發(fā)育疾病的精準(zhǔn)治療研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。