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Ⅰ型瓜氨酸血症是由ASS1基因突变导致的严重遗传性尿素循环障碍，会引发致命高氨血症，现有对症治疗效果有限，肝移植为唯一根治方案但存在诸多局限，传统基因治疗与基因编辑技术也存在效率、安全性或适用范围的问题，先导编辑凭借精准安全、无需DNA双链断裂的优势，为该病提供了理想的治疗可能。

苏黎世大学Gerald Schwank教授团队以Ⅰ型瓜氨酸血症小鼠模型为对象，系统性建立并验证了基于先导编辑的体内基因治疗策略。相关内容以“RNA-­LNP–mediated in vivo prime editing corrects disease phenotypes in a mouse model of citrullinemia type I”为题发表在《Science Translational Medicine》上。

【主要内容】

图1 针对小鼠Ass1fold致病突变的pegRNA优化过程

作者通过PRIDICT2.0模型预测并结合沉默旁观者突变设计，筛选出编辑效率更高且特异性强的最优pegRNA，验证了该pegRNA在体外细胞中可有效修正目标突变且几乎不产生插入缺失。

图2 AAV介导的PE7先导编辑在新生及幼年模型小鼠肝脏中的编辑效果

作者证实该递送方式能实现肝细胞内高效突变修正，编辑主要局限于肝脏，脱靶效应极低，同时恢复肝脏功能区肝细胞的ASS1蛋白正常定位，显著延长小鼠生存期并使体重恢复正常。

图3 AAV介导的先导编辑对模型小鼠生化与行为表型的改善作用

治疗后小鼠血液中瓜氨酸、氨水平完全恢复正常，尿素循环功能得以重建，同时异常的刻板跳跃与埋珠行为缺陷也得到完全纠正。

图4 RNA-LNP递送PE7与pegRNA可有效挽救模型小鼠的早期致死表型

RNA-LNP递送PE7与pegRNA使体重恢复至野生型水平，肝脏编辑具有高度靶向性，脱靶编辑仅出现在无功能的Ass1假基因位点，且在肝脏功能关键区域实现有效突变修正。

图5 RNA-LNP介导的先导编辑能持续纠正模型小鼠的代谢异常与行为障碍

治疗后小鼠血氨、瓜氨酸浓度恢复正常，尿素生成功能与野生型小鼠无显著差异，相关行为缺陷也被完全修复。

图6 针对人类患者中15种高频致病性ASS1突变的体外编辑验证结果

上图包括最常见的G390R变异在内的6种突变可达到与小鼠模型相当或更高的修正效率，证明先导编辑对人类Ⅰ型瓜氨酸血症多种致病突变均具有治疗潜力。

【全文总结】

本研究针对Ⅰ型瓜氨酸血症，利用优化的先导编辑技术，通过AAV9与RNA-LNP两种方式在小鼠体内精准修复ASS1致病突变，实现代谢与行为表型完全纠正，且安全低脱靶，同时证实该方法可高效修正人类常见致病突变，为该病提供了可临床转化的根治性基因治疗新策略。

原文链接：

http://10.1126/scitranslmed.aec7274