碱基编辑器的病毒传递因其大小和腺相关病毒 (AAV) 的有限包装能力而变得复杂。通常，已使用基于反式剪接内含肽的双 AAV 方法。
2022年7月28日，博德研究所刘如谦（David R. Liu）团队在Nature Biomedical Engineering（IF=29）在线发表题为“Efficient in vivo base editing via single adeno-associated viruses with size-optimized genomes encoding compact adenine base editors”的研究论文，该研究表明，与双 AAV 系统相比，具有大小优化基因组并结合紧凑型腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) 的 AAV 能够在相似或更低剂量的小鼠中进行有效编辑。
向小鼠眶后注射单 AAV 编码的 ABE 导致肝脏 (66%)、心脏 (33%) 和肌肉 (22%) 组织的编辑效率高达双 AAV ABE8e 的 2.5 倍，并且循环中人 PCSK9 和小鼠 Pcsk9 和 Angptl3 的 93%（平均）敲低，同时血浆胆固醇和甘油三酯显着降低。此外，三个尺寸最小化的 ABE8e 变体，每个都与单 AAV 递送兼容，共同提供与原型间隔区相邻基序的兼容性，用于编辑人类基因组中大约 82% 的腺嘌呤。总之，在单个 AAV 中编码的 ABE 将通过简化 AAV 的产生和表征以及减少所需编辑水平所需的剂量来促进碱基编辑的研究和治疗应用。
另外，2022年7月6日，博德研究所刘如谦（David R. Liu）团队在Cell 在线发表题为“Therapeutic in vivo delivery of gene editing agents”的综述文章，该综述回顾了当前用于实现治疗性体内基因编辑的递送技术，包括病毒载体、脂质纳米颗粒和病毒样颗粒。由于没有一种交付方式可能适用于所有可能的应用，因此该综述比较了每种方法的优缺点，并强调了未来改进的机会。
基因编辑提供了临床验证的潜力来治疗多种遗传疾病，而这些遗传疾病的治疗选择很少。由于通过基因编辑对大多数遗传疾病的研究和治疗需要在体内进行编辑，因此介导精确基因编辑剂有效递送到哺乳动物组织中的临床相关方法，继续在推动该领域发挥关键作用。
腺相关病毒 (AAV) 已被用于在人类疾病动物模型、临床试验和美国食品和药物管理局批准的药物中递送编码许多治疗性蛋白质的基因。由于 AAV 的临床验证、靶向多种临床相关组织的能力以及其相对易于理解和良好的安全性，AAV 已成为一种流行的体内递送方法。
碱基编辑器在体外和人类遗传疾病的动物模型中有效地在各种治疗相关的细胞类型中安装有针对性的过渡突变。与核酸酶介导的基因编辑不同，碱基编辑不需要双链 DNA 断裂，因此会产生最少的不需要的插入缺失副产物、染色体易位、染色体非整倍体、大缺失、p53 激活和染色体碎裂。
最近进入临床试验的碱基编辑器通常太大而无法装入到单个 AAV，其载货大小限制约为 4.7 kb，不包括反向末端重复 (ITR)。除了碱基编辑器本身，提供碱基编辑器的 AAV 还必须包括引导 RNA、驱动碱基编辑器和单引导 RNA 表达的启动子以及顺式调节元件。使用 AAV 通过将碱基编辑器分成两半来提供碱基编辑器，每半融合到一个小的反式剪接内含肽或每个表达为经历反式剪接的信使 RNA。
尽管碱基编辑器的双 AAV 交付支持治疗水平的编辑，包括在人类疾病的小鼠模型中，但单 AAV 碱基编辑系统的开发将通过简化碱基编辑器的应用、表征和制造进一步增加潜在影响，并通过消除同时转导多个 AAV 的需要潜在地提高编辑效率。理想的单 AAV 碱基编辑系统还将最小化 AAV 的所需剂量，这是一个重要的进步，因为 AAV 的临床应用通常受到剂量限制毒性的影响。
腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) 是一类特别有用的编辑剂，因为它们进行了 A·T → G·C 转换，可以纠正大约一半的所有已知致病性单核苷酸多态性。最初的腺嘌呤碱基编辑器 ABE7.10 的噬菌体辅助连续进化 (PACE) 最近产生了 TadA-8e，这是一种脱氧腺苷脱氨酶，具有更高的活性并扩大了与除 SpCas9 以外的 Cas 结构域的兼容性。仅包含单个 TadA 脱氨酶结构域而不是单链二聚体的 ABE 保留了活性，进一步减小了编辑器的大小。
最近描述了一种使用插入 SaCas9 的 ABE7.10 TadA 单体的单 AAV ABE，但在体外仅显示 <0.25% 的编辑，并且未在体内进行评估。此外，虽然 SaCas9 小到足以提供与单 AAV 兼容的碱基编辑器，但其实用性受到其 NNGRRT 原型间隔区相邻基序 (PAM) 的稀有性的极大限制。由于碱基编辑需要存在合适的 PAM 以将目标核苷酸放置在编辑窗口内，因此 ABE 共同提供广泛的 PAM 兼容性以及简单有效的体内递送将推进碱基编辑的体内应用。
在这项研究中，构建了小的、高活性的 ABE8e 变体，并确定了 AAV 基因组上最少的必需顺式作用成分，以开发具有广泛体内靶向能力的高效单 AAV 载体。该研究表征了使用紧凑 CjCas9、Nme2Cas9 和 SauriCas9 靶向域的 ABE8e 变体，以开发一套单 AAV 高活性腺嘌呤碱基编辑器，它们共同提供与广泛的 PAM 序列的兼容性，包括常见的 N4CC 和 N2GG PAM，使碱基原则上编辑人类基因组中约 82% 的腺嘌呤。
最后，该研究通过使用它们安装与降低心血管疾病风险相关的碱基编辑来评估小鼠中单 AAV ABE 的性能，导致在一系列临床相关剂量下有效编辑（人 PCSK9、小鼠 Pcsk9 和小鼠 Angptl3，平均编辑效率达到 50%），同时显著降低循环靶蛋白、总胆固醇和甘油三酯。总之，该研究结果提高了碱基编辑的治疗潜力，确立了单 AAV 碱基编辑器构建体的优势，并提供了一套具有广泛集体靶向能力的单 AAV 腺嘌呤碱基编辑器，支持高效的体内碱基编辑。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41551-022-00911-4
转自： iNature
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