西湖大学常兴课题组|首次报道TAM碱基编辑器高效治疗DMD疾病
该研究首次使用Cas9技术在dystrophin基因外显子4引入4bp缺失突变从而构建了小鼠DmdE4*模型,并经心脏超声、micro CT、肌力测试和组织学等多种方法检测,该模型小鼠复现了人DMD患者的扩张性心肌病和心脏纤维化等一系列表型。随后,再将AAV9-sgRNA和优化后靶向dystrophin基因外显子4的AAV9-CRISPR/Cas9-AID(eTAM)通过腹腔注射方式递送到DmdE4*小鼠体内,2个月后,检测到心脏组织中Dystrophin蛋白表达恢复高达90%(图1),肌酸激酶(creatine kinase,CK)水平明显降低,且肌肉张力得到明显改善,心脏纤维化明显降低(图2)。本实验所用 AAV9-eTAM和AAV9-sgRNA(1.0×1013vg/ml)、AAV9-eGFP均由吉满生物(Genomeditech)包装提供。
图1 AAV-eTAM/sg治疗DmdE4*小鼠的心脏Dystrophin蛋白表达(2-month)
图2 AAV-eTAM/sg治疗DmdE4*小鼠的其他表型变化(2-month)
通过生物学分析发现,DmdE4*小鼠治疗后心脏中的Dystrophin在mRNA水平实现了明显的外显子跳跃(图 3)。
图3 DmdE4*小鼠治疗实现了mRNA外显子跳跃
通过免疫荧光染色,再次证实了eTAM治疗后DmdE4*小鼠心脏中Dystrophin的表达,并与维持心肌细胞膜稳定的Dystrophin相关蛋白质复合物(Dystrophin associated protein complex, DAPC)中另一个重要蛋白α-Sarcoglycan共定位在心肌细胞膜周围(图 4)。
图4 DmdE4*治疗小鼠 α-Sarcoglycan和Dystrophin共定位在心肌膜
在DmdE4*小鼠接受AAV-eTAM/sgRNA治疗的12个月后,心脏组织中仍然能观察到明显的Dystrophin蛋白表达,CK水平仍低于WT小鼠的水平,纤维化程度也处于低水平(图 5),表明该治疗有效延长了肌营养不良蛋白表达并改善了生理病理表现,为后续临床上长期稳定的治疗效果提供了理论基础。