撰文｜王聰

早年衰老綜合症（Hutchinson-Gilford Progeria syndrome），簡稱早衰症。屬於先天性遺傳病，由於LMNA基因發生點突變所致，該突變會破壞LMNA基因mRNA的正常剪接，導致出現毒性截短蛋白progerin。早衰症的特點是發育延遲，至嬰兒時期就發生進行性老年性退行性改變。

患者身體的老化過程十分快速。而罹患此病孩童的年齡很少超過14歲，該疾病非常罕見，是全世界最罕見疾病之一，大約每八百萬個新生兒之中就有一到四人患有此疾，目前尚無有效治療方法。

2020年11月，FDA批准了首個治療早衰症的藥物——lonafarnib，但該藥物只能部分緩解症狀，想徹底治癒早衰症，還是需要基因治療手段。

2021年1月6日，哈佛大學Broad研究所劉如謙（David Liu）、範德堡大學醫學中心Jonathan Brown、NIH美國國家人類基因組研究所Francis Collins 合作在Nature 雜誌發表了題為：In vivo base editing rescues Hutchinson–Gilford progeria syndrome in mice 的研究論文。

該研究透過AAV病毒遞送單鹼基編輯工具ABE對早衰症小鼠進行基因治療，實驗結果表明，ABE能夠直接逆轉早衰小鼠模型中的致病點突變，明顯改善多種症狀，僅單次注射就能顯著延長小鼠模型壽命，且沒有可檢測到的脫靶問題。

核纖層蛋白lamin A和C是由LMNA基因編碼，在早衰症中，LMNA基因序列第1824位點的C·G--T·A鹼基發生突變，激活了一個選擇性前體mRNA （pre-mRNA）剪接位點，導致表達一種缺失50個氨基酸的lamin A蛋白突變體——progerin，progerin累積於核膜上，Progerin以一種顯性方式發揮作用，可導致多種細胞缺陷，損害核結構的完整性、異染色質維持、DNA修復和氧化還原穩態，從而促進細胞衰老。

早衰症致病原理

2019年2月18日，Nature Medicine 雜誌同期上線了兩篇論文，透過AAV9病毒遞送CRISPR-Cas9基因編輯系統，靶向破壞LMNA基因的11、12號外顯子，從而抑制毒性截短蛋白progerin的產生，延長早衰症小鼠模型的壽命。

早衰症屬於顯性遺傳病，單複製突變就會發病，這兩項研究中使用CRISPR-Cas9編輯LMNA基因，可能會破壞原本正常的LMNA基因。因此，臨床應用受到了很大限制。

2017年10月，劉如謙團隊在 Nature 雜誌發表了題為：Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage 的研究論文，該研究開發了一種新型腺嘌呤鹼基編輯器 (ABE)，能夠在不導致DNA雙鏈斷裂的情況下，將A•T鹼基對轉換成G•C鹼基對。

許多遺傳性疾病是由單個鹼基突變導致的，因此，單鹼基編輯器的出現，為治療許多單鹼基遺傳病提供了強大的方法，劉如謙也因此被 Nature 評為“2017年影響世界十大科學人物”。

劉如謙團隊開發的ABE鹼基編輯器，理論上可以直接修復導致早衰症的點突變，為徹底治癒早衰症帶來了巨大希望。

首先，研究團隊在早衰症患者的上皮細胞中進行了實驗驗證，透過慢病毒遞送單鹼基編輯系統ABEmax-VRQR。對致病點突變修復效率在87%-91%，修復後的細胞中progerin蛋白的表達水平均顯著下降，而正常的核纖層蛋白則相應增加。且未檢測到對DNA或RNA的脫靶性。

接下來，研究團隊使用在人LMNA c.1824 C>T等位基因純合子的轉基因小鼠進行體內基因治療實驗，使用靶向全身型的AAV9病毒作為遞送載體。

ABE編輯器治療早衰症的原理

研究團隊使用了兩種給藥方式：一種是眼窩注射給藥（出生後第三天和第14天各注射一次），一種是腹腔注射給藥（出生後第14天注射給藥）。實驗結果表明，腹腔注射方式效果更好。

單次注射即可實現永續性效果，注射後6個月檢測發現，小鼠各器官的致病點突變的修復效率達到了20-60%，LAMA基因的mRNA剪接恢復正常，progerin水平下降。

更重要的是，出生後14天注射治療後，6個月時小鼠動脈平滑肌恢復，正常核纖層蛋白恢復表達，progerin蛋白幾乎無法檢測到，出生後14天注射治療的小鼠壽命從215天延長至510天，表明單鹼基編輯ABE系統能夠顯著恢復早衰症小鼠表型，大大增加早衰症小鼠壽命。

這項研究表明，單鹼基編輯技術的巨大潛力，能夠作為治療早衰症及其他遺傳疾病的有潛力的方法。

再次表明AAV有誘發肝癌的可能性

需要特別注意的是，這9只接受基因治療的小鼠中，有5只出現了肝癌，全基因組測序表明，AAV病毒會整合進宿主細胞基因組中，具有一定的安全風險。

2020年12月22日，荷蘭UniQure公司釋出宣告，在其AAV基因治療B型血友病的臨床試驗中，有患者出現肝癌。

2020年11月16日，Nature Biotechnology 雜誌發表了一篇題為：A long-term study of AAV gene therapy in dogs with hemophilia A identifies clonal expansions of transduced liver cells 的研究論文。該研究對患有A型血友病的狗進行的AAV病毒基因治療試驗，效果明顯，在治療後長達十年的觀測，研究團隊發現AAV病毒攜帶的治療性基因片段有些被整合到了狗的染色體上控制生長的基因附近，有誘發癌症的可能性。

這些結果表明，作為目前最安全基因治療載體AAV病毒，可能存在潛在致癌性，需要對AAV基因治療的潛在遺傳毒性進行長期監測。

論文連結：

https://www.nature.com/articles/s41591-018-0338-6

https://www.nature.com/articles/s41591-019-0343-4

https://www.nature.com/articles/nature24644

https://www.nature.com/articles/s41586-020-03086-7

https://www.nature.com/articles/s41587-020-0741-7