原發性I型高草酸尿（PH1；OMIM #259900）是最常見也最嚴重的PH亞型。PH1的特徵表現為高草酸尿和反覆發作的尿路結石。PH1是由丙氨酸乙醛酸氨基轉移酶（AGT）（EC2.6.1.44）基因發生突變引起的常染色體隱性疾病。在正常情況下AGT在肝細胞中高表達。AGT的功能主要是催化乙醛酸轉化為甘氨酸。AGXT突變可以導致AGT脫靶，催化活性降低，AGT表達降低或消失，進而可以導致乙醛酸聚積。聚積的乙醛酸可以在乳酸脫氫酶（LDH）（EC1.1.1.27）的催化下轉變為草酸鹽，從而出現反覆發作中的尿路結石，腎功能下降，最終導致腎衰竭。PH1患者在未成年時就極易發生腎功能不全或終末階段的腎疾病（ESRD）。57%的PH1患者在40歲之前發病。此外隨著PH1疾病的進展，同時進行腎移植和肝移植將是PH1患者唯一的治療選擇。而同時進行腎移植和肝移植十分昂貴且風險性很大。因此目前急需新的可以持久有效治療PH1的方法。
2020年12月17日，Clinical and Translational Medicine雜誌線上發表了上海交通大學 Hongquan Geng 教授團隊的最新成果 “Knockdown of lactate dehydrogenase by adeno-associated virus-delivered CRISPR/Cas9 system alleviates primary hyperoxaluria type 1”[6] （ 點選文末 “閱讀原文” 下載PDF全文 ）。
PH1是一種罕見的基因遺傳性疾病。PH1表現為內源性肝臟來源的草酸鹽聚積，導致高草酸尿，反覆發作的草酸性腎結石和終末階段的腎疾病。因為LDH負責草酸代謝的最後一步，即在肝臟中催化乙醛酸鹽轉化為草酸鹽，所以LDH是減少草酸生產的理想靶點。在本項研究中作者及其團隊探討了用CRISPR/Cas9技術特異性破壞肝臟LDH而對PH1產生的治療功效以及可能的副作用。
在體外用嗜鉻細胞瘤（PC12）細胞檢測CRISPR/Cas9剪下單導RNAs的功效。給新生PH1大鼠一次性注射腺相關病毒運載的、靶向LDH的 CRISPR/Cas9系統。在注射3周後給大鼠進行肝臟活檢，目的是檢測肝臟LDH的表達，肝臟的損傷，肝臟的代謝等情況。常規監測尿內草酸鹽水平。0.5%乙二醇處理四周後評估大鼠腎臟草酸鈣沉積情況。處理6個月後，處死大鼠，對多個肝臟以外的器官進行毒理學分析。
在實驗組把PH1大鼠20%肝細胞內的Ldha 基因敲除。結果表明與對照組相比，實驗組PH1大鼠LDH的表達降低50%。與對照組相比，尿內草酸水平有顯著降低，腎臟內草酸鈣沉積情況在治療的整個6個月過程中一直在不斷地下降。試驗過程中並沒有觀察到CRISPR/Cas9相關的脫靶現象或者肝毒性等副作用。但是可以觀察到肝臟內三羧酸迴圈（TCA）和糖酵解途徑出現輕微的改變。
結論是CRISPR/Cas9介導的LDH破壞具有持續時間長，編輯效率要求低等優勢，可以作為緩解PH1治療的新策略。
總之本項研究表明中等程度地敲低LDH既可以限制草酸鹽的合成，又能限制肝臟的代謝改變。進一步深入研究有助於闡明LDH敲低的結果。讓人興奮的是聯合LDH破壞和GO破壞可以進一步降低草酸鹽的分泌，使之甚至接近正常水平，因而可以避免疾病的進展和腎功能的損傷。隨著測序費用的不斷降低，人們可以早期診斷PH1，並透過新技術（例如基因編輯）實現對PH1的早期治療。
REFERENCES
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6. Zheng R, Fang X, Chen X, et al. Knockdown of lactate dehydrogenase by adeno-associated virus-delivered CRISPR/Cas9 system alleviates primary hyperoxaluria type 1. Clin Transl Med . 2020;10:e261.