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辉大基因科学家团队合作开发出治疗天使综合征的潜在新方法

2023.03.11 10:00
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天使综合(Angelman syndrome,AS)是由母源性UBE3A(ubiquitin–protein ligase E3A)基因表达缺陷引起的神经发育障碍性疾病。正常情况下,由于遗传印记的调控,在神经细胞中父源性等位基因反义链转录的长链UBE3A-ATS会抑制父源UBE3A的转录,所以只有母源UBE3A发生表达。该疾病的临床表现有小头症,癫痫,伴随着肌张力减退的运动失调,严重的智力障碍,精神性运动障碍最早出现于6月龄,经常伴随有喂养困难和肌张力低下,而且还会有特殊的面容及特异的行为。该疾病尚无根治方法,目前主要的治疗手段包括使用抗癫痫药物控制癫痫发作、以及进行运动、语言康复及行为教育缺失1


近日,《Molecular Therapy》杂志上发表了题为“A high-fidelity RNA-targeting Cas13 restores paternal Ube3a expression and improves motor functions in Angelman Syndrome mice” 研究论文(IF=13),该研究由辉大(上海)生物科技有限公司(简称“辉大基因”)中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(简称“脑智中心”)等多单位合作完成。该研究证明辉大基因拥有的自主知识产权的高保真RNA编辑工具(hfCas13x)能够有效地恢复父源Ube3a的表达,给小鼠注射表达高保真的Cas13x和CRISPR RNA(crRNA) 的AAV载体能够明显改善疾病小鼠的肥胖和运动功能异常的表型。Cas13x是目前已知报道的最小RNA编辑工具,一个AAV就可以包装,高保真Cas13x不仅能够进行高效的切割,还具有很好的特异性²

在本项研究中,研究人员在细胞系和小鼠原代神经细胞中筛选能够进行有效敲低Ube3a-ATS的crRNA,发现在Ube3a-ATS上有多个靶向位点的crRNA能够高效地促进Ube3a-ATS转录本的降解并恢复Ube3a的表达。研究人员也在原代细胞中比较了EFS启动子和hSyn1的启动子的效率,实验证明在小鼠原代神经细胞中利用hSyn1转录Cas13x能够更有效恢复Ube3a的表达。免疫荧光染色显示,父源的Ube3a蛋白主要定位在细胞核,和野生型小鼠表达的母源Ube3a的定位一致。RNA-seq数据也显示选定的crRNA和hfCas13x在转录水平上引起的脱靶很少。体内的研究证明AAV包装的高保真Cas13x系统能够在皮层和海马区域明显恢复Ube3a的表达,并且改善AS疾病模型鼠的表型,比如肥胖以及运动功能的异常。


综上所述,该研究首次证明了RNA编辑工具能够有效地恢复父源UBE3A的表达来改善天使综合征模型的症状,为天使综合征治疗策略的开发提供了重要的基础



辉大基因李进慧博士,脑智中心沈志鑫博士,刘亚京博士,晏子翔博士以及刘元花博士系该论文共同第一作者。辉大基因创始人&首席科学顾问杨辉博士,脑智中心周昌阳青年研究员以及熊志奇研究员系该论文的共同通讯作者。第一作者李进慧博士现为辉大基因研发中心研究员,致力于天使综合征基因疗法的研究。该研究得到了临港实验室、国家自然科学基金以及中国脑计划等多项基金的支持。




原文链接:


https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1525001623000783



参考文献:


1.  Buiting, K., Williams, C. & Horsthemke, B. Angelman syndrome - insights into a rare neurogenetic disorder. Nat Rev Neurol 12, 584-593, doi:10.1038/nrneurol.2016.133 (2016).

2.Tong, H. et al. High-fidelity Cas13 variants for targeted RNA degradation with minimal collateral effects. Nature biotechnology, doi:10.1038/s41587-022-01419-7 (2022).