碱基编辑器技术背景与挑战 - 碱基编辑器是一种新一代基因编辑技术，可在不造成DNA双链断裂的情况下实现单个碱基的精准转换，理论上可纠正大多数已知的人类致病性单碱基突变，在治疗遗传疾病方面潜力巨大[1] - 该技术存在“旁观者编辑”问题，即脱氨酶在作用时可能修改编辑窗口内的非目标碱基，这引发了对其临床应用可行性和安全性的深刻担忧[1] - 此前减少旁观者编辑的策略（如理性设计脱氨酶、改进向导RNA）往往以牺牲编辑效率为代价，且效果高度依赖于序列上下文[1] 哈佛大学团队的研究方法与核心策略 - 哈佛大学乔治·丘奇团队于2025年12月19日在《Nature Biotechnology》发表研究，提出一种多管齐下的方法，通过优化gRNA和脱氨酶来最小化旁观者编辑，同时不牺牲编辑效率[1][2] - 该研究建立了一个可扩展的碱基编辑器精准工程框架，整合了三种互补技术：工程改造gRNA、利用噬菌体辅助非连续进化技术选择性进化编辑器、借助蛋白质语言模型理性设计脱氨酶[5] 具体技术实现与实验成果 - 研究团队设计并测试了一个包含约60000种不同3‘端延伸的sgRNA库（锚定向导RNA，agRNA），以提高腺嘌呤碱基编辑器的精度[6] - 利用噬菌体辅助非连续进化系统，将碱基编辑活性与噬菌体复制能力关联，创造双重选择压力，成功进化出编辑窗口更窄的变体[6] - 进化得到的V28C变体在目标位点的编辑效率显著提高，同时旁观者编辑显著减少，对约12000个致病突变的编辑模式分析表明，其精度约为ABE8e的两到三倍，效率提高了约20%[6] - 利用蛋白质语言模型预测了21个可能有益的突变，其中M151E突变在实验验证中显著缩小了编辑窗口，同时提高了目标位点的编辑效率[7] - 在临床相关场景测试中，V28C变体对心血管疾病靶点PCSK9和早发性帕金森病相关突变SNCA E46K实现了高效且高精度编辑[7] 研究意义与行业影响 - 该工作通过整合gRNA工程、定向进化和机器学习，提供了一种系统策略，能够在不降低编辑效率的情况下提高碱基编辑的精度[9] - 这些进展为更安全、更有效的碱基编辑治疗应用开辟了道路[9]

三核苷酸重复疾病概述 - 三核苷酸重复（TNR）疾病由基因组中扩增的三核苷酸重复序列引起，主要表现为神经系统疾病，目前尚无获批治疗方法 [2] - CAG重复存在于约1/3致病性TNR位点中，包括导致亨廷顿病（HD）的HTT基因，而弗里德赖希共济失调（FRDA）由FXN基因上GAA重复扩增所致 [2] - CAG重复扩增超过40次会导致亨廷顿病，重复次数越多发病越早，病情进展越快，单个CAA中断可延迟发病年龄十多年 [2] - TNR序列稳定性随长度增加而降低，与40多种严重疾病相关，最常见致病性三联体是CAG•CTG，出现在至少15个已知致病性TNR位点中 [6] - 外显子中CAG重复编码多聚谷氨酰胺（poly-Q），导致poly-Q病包括亨廷顿病、脊髓小脑共济失调等，FRDA是最常见遗传性共济失调 [6] 疾病机制与干预潜力 - TNR疾病发病年龄、严重程度和进展速度主要由出生时重复序列长度决定，重复越长预后越差 [7] - 体细胞中超过阈值的重复序列会随长度增加出现扩增或缩短，基因组不稳定性源于转录和复制过程中高级DNA结构和R环结构形成 [7] - 亨廷顿病患者脑组织单细胞分析显示，神经元CAG重复会经历数十年扩增直到超过阈值导致退化，早期干预或可预防疾病 [7] - CAG重复中断可使发病年龄推迟十多年，提示在致病性TNR序列中引入中断可能提高基因组稳定性并改善病理 [7] 碱基编辑技术突破 - 刘如谦团队利用碱基编辑技术对TNR进行单碱基编辑，中断重复序列，减少亨廷顿病（CAG重复）和FRDA（GAA重复）体细胞扩增 [3] - 胞嘧啶碱基编辑器（CBE）介导C•G>T•A替换，腺嘌呤碱基编辑器（ABE）介导A•T>G•C替换，可中断TNR等位基因重复序列 [8] - 研究在HD和FRDA相关重复序列中引入中断，评估对患者细胞和小鼠模型的影响，结果显示碱基编辑器成功模拟自然稳定等位基因 [8] - 通过AAV9递送优化碱基编辑器，在HD Q111小鼠和YG8s共济失调小鼠中实现高效编辑，显著减少中枢神经系统TNR扩增 [12] - 体内引入TNR中断可减轻疾病关键神经学特征，为治疗HD和FRDA提供潜在新策略 [13]