2023年10月27日/医麦客新闻 eMedClub News/--近日，Prime Medicine公司在2023年视网膜退化国际研讨会（RD2023）上公布的数据显示，先导编辑（Prime Editor, PE）能够有效和精确地纠正导致视紫红质相关常染色体显性视网膜色素变性（RHO adRP）的主要突变。结果表明，Prime Medicine专有的双AAV系统有效地将Prime Editors高效地传递到眼睛中，并精确纠正导致RHO adRP的致病突变，可以纠正约60%患者的RHO adRP主要突变；精确校正RHO p.P23H突变、RHO p.V345L和p.P347L突变的效率远高于被认为有可能阻止疾病进展的水平。同时未观察到可检测的AAV基因组整合和可检测的脱靶编辑。
▲Prime medicine
基因疗法青睐于眼病，一方面是因为除了中枢神经系统、胎盘和胎儿以及睾丸，人眼也享有免疫赦免。而免疫赦免可以使得眼睛不对外来抗原如疾病或病毒载体产生强烈的免疫反应。这样在对眼睛进行基因治疗时就会产生很小的炎症反应。另一方面是眼睛已经定位的致病基因比较多。人类基因组计划对人类DNA中约3万个基因进行了测序和定位。其中55个基因已在人眼中分离，118个视网膜疾病位点已被定位。确认的致病基因位点多，就意味着可以用于基因疗法的靶点多。同时，眼睛还具有独特的视觉和手术可行性。
RHO adRP 是一种罕见的遗传性视网膜疾病，会导致青春期早期进行性视力丧失，最终导致成年期由于感光器退化而导致失明。它是由RHO基因突变引起的（RHO基因编码视紫红质，而视紫红质是参与视杆光转导的光敏G蛋白偶联受体，是一种光感受器），并导致视杆细胞和随后视网膜中的视锥细胞的进行性丢失。
ZFNs、TALENs和CRISPR/Cas9
ZFNs、TALENs和CRISPR/Cas9技术是将DNA打断后依赖非同源末端连接（NHEJ）或同源定向重组修复（HDR）的方式进行修复。细胞倾向于利用NHEJ来修复双链断裂损伤（DSB），造成HDR的效率偏低，因此CRISPR/Cas9系统无法高效地诱导点突变等编辑类型。
单碱基编辑（BE）
单碱基编辑（BE）可以将某一特定位点的特定碱基对替换为另一指定碱基对。CBE和ABE可以实现碱基之间的转换，但还不能实现碱基间的颠换；同时，小片段的插入删除编辑也缺乏高效编辑工具。
先导编辑（PE）
PE可以通过细胞自我修复机制将一段单链DNA整合到基因组中，而原始序列会通过细胞的修复机制去除掉。PE克服了CRISPR/Cas9系统介导的HDR效率低和BE系统不能实现碱基颠换的弊端。PE系统通过逆转录生成目标突变，避免了CRISPR/Cas9系统依赖DSB产生的副产物。对于PE3来说，虽然另一条sgRNA的引入造成了indels产物的增加，但indels的水平大多在10%以下，仍然保持了较高的精准性。另一方面PE系统在基因组靶位点上引入目标编辑过程中，需要发生三种核酸杂交：靶向区域DNA与pegRNA的spacer的杂交、靶向区域DNA与pegRNA的PBS序列的杂交、靶向区域DNA与逆转录产物的杂交，以上三种核酸杂交的存在决定了PE系统在理论上很难脱靶。
▲不同基因编辑技术原理
PE技术由麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所刘如谦（David R. Liu）博士的实验室开发，于2019年12月发表在《自然》杂志上。Prime Edit立即被认为是基因编辑的重大技术进步，有可能克服现有基因编辑方法解决大多数遗传疾病的关键限制。其创立的Prime Medicine是一家致力于提供新型差异化、一次性治愈性基因疗法的生物技术公司。致力于为患者创造和提供下一代基因编辑疗法。
PE旨在仅在基因内的正确位置进行正确的编辑，同时最大限度地减少不需要的DNA修饰，具有修复几乎所有类型的基因突变的潜力，并在许多不同的组织，器官和细胞类型中起作用。
▲PE工作过程(图片来源：Prime Medicine官网)
▲PE纠正不同类型的突变(图片来源：Prime Medicine官网)
研究过程
为了解决导致RHO adRP的主要突变，Prime Medicine对1000多个PE的指导RNA（pegRNA）进行了全面的高通量筛选。确定了两个强大的PE，一个精确校正了位于视紫红质N末端附近的RHO p.P23H（美国RHO最常见的致病突变）；另一个精确校正了位于C末端附近的突变热点，其中包括18个致病突变（包括在欧洲最常见的突变RHO p.V345L和p.P347L）。该公司开发并优化了专有的双AAV系统，通过在人源化小鼠模型（人的视网膜外植体和鼠的体内光感受器）中的视网膜下注射实现PE。PE的性能在一套体外检测中进行了评估。
研究结果
在RHO p.P23H处校正高达45%，在RHO p.V345L和p.P347L处校正超过70%。根据科学文献和Prime Medicine研究，RHO p.P23H和C端突变热点处校正25%可能足以阻止RHO adRP的进展，纠正这些突变有可能使大约60%的这种疾病患者受益。同时监测到的目标非预期编辑少于0.5%；RHO矫正耐受性良好，视网膜厚度或胶质纤维酸性蛋白（GFAP）基因表达没有可检测的变化；通过单侧聚合酶链反应（PCR）测量的AAV载体在编辑位点没有可测量的整合；在全基因组脱靶筛选分析后，在人类光感受器中未观察到可检测到的脱靶编辑。
正如Prime Medicine首席科学官Jeremy Duffield博士表示，“展示的数据是Prime Edit在治疗眼科适应症方面应用的第一个概念验证数据，并突出了Prime新颖的双AAV交付平台有效地将Prime Editors交付到眼睛的能力。在这些研究中没有检测到人类光感受器中的脱靶编辑，也没有观察到AAV整合，今天的结果对于目前还没有批准的治疗选择的RHO adRP患者来说是向前迈出的积极一步。”
图片来源：Prime Medicine官网
国内对基因编辑药物在眼科领域的研究也一直在进行，今年8月，中国科学院天津工业生物技术研究所和上海交通大学医学院附属上海人民医院眼科的研究人员，在Nature Communications 上发表了一项研究，利用携带RP致病突变的rd10小鼠模型，证明通过双 AAV 系统递送腺嘌呤碱基编辑器（BE）可纠正神经视网膜中的致病单核苷酸变异（SNV），且效率高达49%。
图片来源：Nature Communications官网
本月早些时候在Chardan第七次会议上，刘如谦博士就表示PE预计2024年将进行首次临床试验。此次大会中公开的数据也为PE将来临床试验和商业化带来了更大的希望。
参考资料：
1.https://www.biospace.com/article/releases/prime-medicine-presents-first-in-vivo-proof-of-concept-prime-editing-data-demonstrating-ability-of-prime-editors-to-treat-ophthalmological-diseases/
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