[[[expert-person="71A8FD06-DC69-4E23-38D0-A3B6CA9F6C80"]]]

2025年3月10日，上海交通大学医学院范先群院士，阳志博士，以及哈佛大学Broad Institute的David R. Liu教授合作在Nature Communications期刊发表题为“In vivo prime editing rescues photoreceptor degeneration in nonsense mutant retinitis pigmentosa”的研究论文。该研究主要利用新一代基因编辑工具Prime Editing（PE），针对视网膜色素变性（Retinitis Pigmentosa, RP）小鼠模型中的PDE6B基因Y347X突变进行体内编辑，成功恢复了PDE6B蛋白表达，保护了视杆细胞免受退化，并显著抑制了小鼠视力恶化，为RP的基因治疗提供了新的策略和希望。

点突变占已知致病性人类遗传变异的一半，引发多种遗传性疾病。尽管付出了广泛的努力，但大多数这些突变仍然难以纠正，导致相关遗传性疾病缺乏有效的治疗方法。Prime Editing（PE）作为一种新一代精准基因编辑技术，通过高效修正基因突变且极少产生脱靶效应，为这一问题提供了解决方案。PE的一个显著特点是无需依赖双链断裂（DSBs）或同源序列模板即可运行，使其能够广泛应用于多种场景，包括点突变的修正以及插入或缺失的修正。与传统的CRISPR/Cas9相比，PE在精确编辑方面表现出色，插入缺失（indels）和脱靶效应的发生率更低。因此，PE已被广泛应用于纠正人类疾病的致病变异，包括Leber先天性黑蒙、I型酪氨酸血症和杜氏肌营养不良。这一突破性技术也为其他疾病的新应用开发提供了可能。

视网膜色素变性（RP）是遗传性视网膜病变（IRD）中最为常见的一种，涉及视网膜退化，是全球视力受损的主要原因，影响约千分之一至四千分之一的人口。该病主要表现为视杆细胞光感受器的丧失，这些细胞在低光条件下（如星光或月光）支持无色视觉，随后是视锥细胞的死亡，视锥细胞介导日光下的色觉和精细视觉。因此，患者通常在青少年时期出现双侧夜盲，年轻成年后出现周边视力丧失，晚些时候出现中心视力丧失。遗憾的是，目前RP尚无有效疗法，仅有少数对症和支持性疗法可用，包括神经营养药物、基因治疗、干细胞治疗、光遗传学、视网膜植入物或化学光开关。

RP的遗传模式可分为三种主要类型：常染色体隐性遗传（约40%的病例）、常染色体显性遗传（25%）和X连锁遗传（15%）。尽管大多数RP病例为单基因遗传，但该疾病表现出显著的遗传复杂性。目前的研究已经记录了超过3000种不同的遗传变异，涉及70个已鉴定的基因，这些基因与关键视觉过程相关，包括光转导途径、视黄醇循环机制、光感受器细胞结构、蛋白质构象过程和基因调控功能。图1a展示了常染色体隐性RP（arRP）的致病基因。值得注意的是，PDE6B基因（OMIM 180072）的突变是arRP的主要原因之一。

图1. Pde6b突变位点RP和PE系统设计的遗传背景。

Pde6b编码视杆细胞cGMP磷酸二酯酶（PDE6）的β亚基，该酶位于光感受器外段，负责水解cGMP。PDE6复合体通过调节视杆细胞和视锥细胞中cGMP门控阳离子通道的活性，对光转导激活至关重要。因此，Pde6b基因的突变通过引发钙离子流入视杆细胞，最终导致细胞凋亡，从而引起arRP。携带Pde6b基因第7外显子无义突变（c.1041 C > A, p.Y347X）的无杆细胞（rd1）小鼠是RP的经典临床前模型。该突变从出生后第8天（P8）开始引发视杆细胞的严重退化，并在P20时导致视杆细胞完全丧失。这一退化过程会引发视觉丧失，并最终导致rd1小鼠完全失明。

基因增补疗法已被用于通过递送PDE6B来治疗rd1小鼠。此外，一项I/II期临床试验（NCT03328130）正在进行中，涉及通过视网膜下注射AAV2/5-hPDE6B来探索针对视杆细胞的基因增补疗法。传统的基因编辑工具CRISPR/Cas9已被应用于靶向rd1小鼠中的Pde6b突变（c.1041 C > A, p.Y347X），并取得了中等的编辑效率。另一种精准基因组编辑工具——碱基编辑（BE）也已被应用于靶向rd10小鼠中的Pde6b突变（c.1678 C > T, p.R560C）。然而，这种碱基编辑策略会导致BE特异性的旁观者编辑效应。迄今为止，尚未有研究应用Prime Editing来纠正rd1小鼠中的PDE6B Y347X突变。

在本研究中，作者利用双AAV Prime Editing系统纠正rd1小鼠中Pde6b的点突变。编辑效率高达26.47±13.35%，且全基因组脱靶测序分析显示，所选Prime Editing策略的脱靶编辑极少。研究结果还表明，PDE6B蛋白表达和体内视觉功能得到了显著恢复。这项研究作为一种精准基因组编辑工具，显示出治疗遗传性疾病的巨大潜力，尤其是那些目前缺乏有效治疗策略的疾病。

眼睛的诸多优势使其成为基因治疗的前沿领域，例如其免疫豁免环境、无需全身泄漏、递送载体所需的低剂量以及多种可用于靶向眼组织的给药方法。大量的眼科基因治疗前临床研究已显示出显著的治疗潜力，并有多项成功从实验模型过渡到临床阶段的人类研究。因此，Prime Editing介导的治疗有望应用于蓬勃发展的基因治疗领域，其中一次注射即可实现终生受益。