在全球，約16.2萬人正與囊性纖維化（CF）這一嚴重的遺傳性疾病抗爭。CF是一種常染色體隱性遺傳病，會嚴重縮短患者壽命。它由CF跨膜傳導調節因子（CFTR）基因的功能缺失突變引發，這些突變影響CFTR陰離子通道的合成、摺疊、運輸和門控特性，進而干擾氯離子和碳酸氫根離子的運輸。儘管調製藥物在治療CF方面取得了一定進展，但對於攜帶特定突變的患者，如G542X突變患者，現有調製藥物卻無能為力。
近期，發表於iScience的一項研究Adenine base editing with engineered virus-like particles rescues the CFTR mutation G542X in patient-derived intestinal organoids帶來了新希望。
研究聚焦於G542X突變，它是CF的第二常見致病突變，由c.1624G>T突變產生，會導致提前終止密碼子（PTC）的出現，觸發無義介導的mRNA衰變（NMD），使得攜帶該突變的CFTR蛋白無法正常發揮功能，且對現有調製藥物無反應。此前的CFTR基因編輯研究雖有成果，但各有侷限。而鹼基編輯技術因能實現精確的單核苷酸編輯，且不涉及雙鏈斷裂形成，在眾多編輯策略中備受關注。
在這項研究中，研究團隊利用工程病毒樣顆粒（BE-eVLPs）將NG-ABE8e/sgRNA核糖核蛋白（RNPs）遞送至患者來源的腸道類器官中，嘗試將G542X突變編輯為非致病的G542R突變，以恢復CFTR功能。
研究結果令人振奮。首先，NG-ABE8e成功將G542X編輯為G542R，且編輯效率平均達到2%。在對兩位捐贈者來源的腸道類器官進行檢測時發現，轉導了攜帶NG-ABE8e和G542X特異性sgRNA的BE-eVLPs（G542X-BE-eVLPs）的類器官細胞中，出現了G542X到G542R的編輯，而轉導無sgRNA的BE-eVLPs的細胞則未發生DNA編輯。
其次，該編輯過程具有高度精確性。在20-nt長的間隔結合區域內，未檢測到潛在旁觀者位點的編輯高於背景水平，這表明編輯設計的精準度極高，有效避免了不必要的突變。同時，透過CRISPResso2分析，也未檢測到插入缺失（indel）的形成。
在脫靶效應方面，研究人員利用CRISPOR進行計算機分析，找出了8個外顯子脫靶位點，對其中最有可能發生脫靶編輯的ADAMTS6位點進行擴增和測序後，發現編輯效率未高於背景水平，其他位點因在種子區域存在錯配，脫靶編輯的可能性較低。
再者，G542R的出現有效恢復了CFTR的活性。在對轉導後的腸道類器官進行功能檢測時發現，G542X-BE-eVLPs成功挽救了CFTR的活性。透過短路電流（DIsc）測量，2%的G542X到G542R編輯恢復了6.4%的野生型CFTR活性，且兩位捐贈者來源的類器官之間變異性可忽略不計。
在3D培養的類器官中進行的福司可林誘導腫脹（FIS）實驗也得到了類似結果，轉導G542X-BE-eVLPs的類器官對FIS有明顯響應，最高可達總未分選類器官的16%，且這些類器官的面積在刺激後顯著增加。此外，研究還發現，新增調製藥物組合（Elexacaftor、Tezacaftor和Ivacaftor，即ETI）對G542R功能沒有額外影響。
總的來說，這項研究利用腺嘌呤鹼基編輯技術，成功在患者來源的腸道類器官中拯救了G542X突變，為囊性纖維化的治療開闢了新途徑。儘管目前還處於原理驗證階段，但研究結果充分展示了鹼基編輯技術在糾正致病突變方面的巨大潛力，為未來體內應用奠定了堅實基礎。相信在科研人員的不斷努力下，基因編輯技術將為更多疑難病症的治療帶來新的曙光。
參考文獻：
Nicosia L, Pranke I, Latorre RV, et al. Adenine base editing with engineered virus-like particles rescues the CFTR mutation G542X in patient-derived intestinal organoids. iScience. 2025;28(3):111979. Published 2025 Feb 21. doi:10.1016/j.isci.2025.111979
點選下方「閱讀原文」，前往生物谷官網查詢更多生物相關資訊~