遗传疾病的治疗一直是亟待解决的医学难题。所幸，随着人类基因组学的发展，科学家发现越来越多的遗传病是由基因突变所引发，只要将突变的基因重新纠正，就能从根本上治愈人类遗传病。
近年来，可编程的、特定位点的基因编辑工具的开发，为纠正致病基因突变创造了机会，例如David Liu（刘如谦）等开发的DNA碱基编辑器。但值得注意的是，DNA编辑可能诱发可遗传的、永久性的脱靶突变，这极大地限制了DNA碱基编辑器在人体内的应用。相比之下， RNA编辑只会瞬时改变mRNA，从而绕过安全和伦理问题。
2022年7月20日，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院舒易来研究员、中科院脑智卓越中心杨辉研究员和复旦大学附属眼耳鼻喉科医院李华伟教授合作在Science Translational Medicine杂志在线发表了题为：Rescue of autosomal dominant hearing loss by in vivo delivery of mini dCas13X-derived RNA base editor的研究论文。
该研究基于小尺寸、紧凑型Cas13X开发了迷你型RNA碱基编辑器，并评估了其在肌球蛋白VI（MYO6）突变导致耳聋的治疗效果。研究团队利用AAV-PHP.eB载体将Cas13X截短突变体和作用于RNA的腺苷脱氨酶（ADAR）组成的RNA碱基编辑器（mxABE）递送到小鼠耳蜗。在注射后的3个月内，这种疗法防止了小鼠的耳蜗毛细胞丢失，并恢复了听觉功能，证明RNA编辑是治疗遗传疾病的一个十分有前途的选择。
近年来，RNA靶向CRISPR-Cas13系统被应用于高效的RNA碱基编辑，例如REPAIR（A→I）和RESCUE（C→U)）。然而，这些RNA碱基编辑器的主体是PspCas13b和RanCas13b，其分子量较大而不适合用单个腺相关病毒（AAV）载体进行体内递送。
2021年，中科院脑智卓越中心杨辉课题组在Nature Methods上发表的研究【2】筛选到一种小尺寸、紧凑型的Ⅵ型CRISPR系统——Cas13X.1，并设计了相应的RNA单碱基编辑系统，可在RNA水平上分别实现高效的A→I和C→U的精确编辑。由于Cas13X的分子量仅为PspCas13b的三分之二，其尺寸大小完全可以通过AAV载体进行递送，解决了因基因编辑系统过大而限制体内治疗应用的问题。
构建好碱基编辑器，研究团队下一步需要评估dCas13X迷你碱基编辑器对遗传性疾病的治疗潜力。听力损失是现代社会最常见的感官缺陷之一，全球约有4.66亿人受其影响，其中儿童约为3400万。肌球蛋白Ⅵ(MYO6)锚定在耳蜗毛细胞的立体纤毛和前庭板上，对听觉功能至关重要，人类MYO6基因的致病变异可导致常染色体显性或隐性形式的听力损失，目前无有效治疗方法。
以MYO6突变作为治疗靶点，研究人员首先在培养的细胞中筛选了几种靶向Myo6C442Y突变的最优gRNAs，体外细胞实验显示，相比REPAIR系统，基于dCas13X和ADAR2dd变体(ADAR2ddE488Q)组成的的迷你腺苷碱基编辑器具有较高的A→G转换效率和较少的脱靶编辑。
筛选RNA碱基编辑器和gRNAs有效纠正Myo6C442Y突变
研究团队构建了Myo6C442Y/+杂合突变小鼠模型，该模型模拟了人类MYO6基因p.C442Y的致病突变，携带此突变的人类患者在儿童期开始发生渐进性听力损失。研究人员使用AAV载体将dCas13X迷你碱基编辑器递送到Myo6C442Y小鼠的耳蜗中，并在Myo6C442Y/C442Y纯合子小鼠的耳蜗中检测到精准的RNA编辑。在Myo6C442Y/+杂合子小鼠中，相对于未治疗的对侧耳，治疗耳中正常的MYO6转录本明显增高。
dCas13X迷你碱基编辑器对Myo6C442Y突变的体内校正
值得一提的是，该研究中使用的腺相关病毒载体AAV-PHP.eB，由派真生物（PackGene Biotech）提供，该病毒载体高效感染了小鼠耳蜗，并介导了高效的编辑效率。
重要的是，在治疗3个月后，dCas13X迷你碱基编辑器成功挽救了MYO6基因缺陷小鼠的听觉功能，包括听性脑干反应(ABR)和畸变产物耳声发射(DPOAEs)。此外，研究人员还观察到，与未治疗的对照组相比，治疗组的耳蜗毛细胞存活率增加，静纤毛形态异常减少，电生理功能指标得到纠正。
与未治疗的对照组相比，治疗组的耳蜗毛细胞存活率增加
总而言之，这项研究基于小尺寸、紧凑型Cas13X蛋白开发了适用于AAV递送系统的迷你型RNA碱基编辑器，并成功挽救了MYO6基因缺陷小鼠的听觉功能。这项工作是首个基于RNA单碱基编辑技术治疗显性遗传性耳聋成功的研究，为遗传性耳聋等遗传疾病的精准治疗以及安全的临床转化提供了有力的科学证据和新的治疗方向！
【参考文献】
[1] https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abn0449
[2] https://www.nature.com/articles/s41592-021-01124-4