ACE-tRNA技术平台：通过抑制无义突变挽救囊性纤维化跨膜传导调节蛋白功能的新策略

本研究针对囊性纤维化(CF)中由无义突变导致的CFTR蛋白功能缺失问题，开发了反密码子编辑tRNA(ACE-tRNA)技术平台。研究人员通过腺病毒载体递送特异性ACE-tRNA，成功在气道上皮细胞模型和患者来源的肠类器官中恢复了四种常见CFTR无义突变(G542X、R553X、R1162X和W1282X)的mRNA丰度和通道功能。特别是ACE-tRNALeu可同时挽救多种突变位点，结合CFTR调节剂治疗后功能恢复达76%，为无义突变相关疾病提供了通用型治疗策略。该成果发表在《Nucleic Acids Research》，为10%无法受益于现有调节剂治疗的CF患者带来新希望。

　　

囊性纤维化(CF)是一种常见的遗传性疾病，主要由囊性纤维化跨膜传导调节蛋白(CFTR)基因突变引起。其中约10%的患者携带无义突变(Premature Termination Codons, PTCs)，导致蛋白质翻译提前终止和mRNA降解(Nonsense-Mediated mRNA Decay, NMD)，这类患者无法受益于现有的CFTR调节剂治疗。如何有效挽救PTCs引起的蛋白功能缺失，成为基因治疗领域的重要挑战。

美国罗切斯特大学医学与牙科学院(University of Rochester School of Medicine and Dentistry)的研究团队在《Nucleic Acids Research》发表重要研究成果。他们开发了反密码子编辑tRNA(ACE-tRNA)技术平台，通过精确抑制CFTR基因中的无义突变，成功恢复了多种突变位点的蛋白功能。这项研究为无义突变相关疾病提供了通用型治疗策略，特别是为那些无法受益于现有调节剂治疗的CF患者带来了新希望。

研究采用腺病毒(Ad)和腺相关病毒(AAV)载体递送ACE-tRNA，在基因编辑的16HBEge气道上皮细胞系、患者来源肠类器官(PDIO)和原代肠上皮单层细胞(hPEM)三种模型中评估疗效。通过流式细胞术检测转导效率，定量PCR分析mRNA丰度，尤斯灌流室记录离子通道功能，并结合CFTR调节剂和NMD抑制剂(SMG1i)进行联合治疗评估。特别建立了双荧光报告系统分析PTC上下文对抑制效率的影响，并通过稳定表达CFTR变体的细胞系验证氨基酸替代的功能后果。

ACE-tRNA在气道上皮细胞中的功能挽救
研究发现腺病毒递送的ACE-tRNAArg和ACE-tRNALeu能显著恢复内源性CFTR功能。在表达人类柯萨奇病毒和腺病毒受体(hCAR)的16HBEge细胞中，ACE-tRNALeu对W1282X突变的挽救效率达28%，联合elexacaftor/tezacaftor/ivacaftor(ETI)治疗后提升至55%。值得注意的是，单个ACE-tRNALeu可同时挽救G542X、R553X、R1162X和W1282X四种常见突变，覆盖>70%的CF无义突变患者。

患者来源类器官模型的验证
在W1282X/W1282X肠类器官中，ACE-tRNALeu使CFTR mRNA恢复2.5倍，诱导管腔肿胀反应。五种不同基因型(G542X/G542X、R1162X/R1162X等)的类器官均显示显著功能改善，其中G542X/G542X和R1162X/R1162X对ETI联合治疗反应最佳，证实了临床转化的可行性。

PTC上下文对抑制效率的影响
通过双荧光报告系统发现，不同CFTR PTC位点的抑制效率存在差异：R1162X>R553X>G542X>W1282X。值得注意的是，ACE-tRNAArg在所有位点都表现出最高抑制活性，其次是ACE-tRNASer和ACE-tRNALeu，这种层级关系与局部核苷酸上下文相关，但与TRIDs的作用模式相似。

氨基酸替代的功能分析
稳定表达CFTR变体的细胞系显示，W1282L-CFTR具有60%的野生型功能，ETI治疗后提升至130%。相比之下，W1282R-CFTR需要调节剂才能达到治疗阈值。AlphaMissense预测与实验数据基本吻合，证实亮氨酸替代在多数位点的耐受性良好。

这项研究证实ACE-tRNALeu可作为平台型治疗策略，通过单个tRNA序列挽救多种CF无义突变。与传统的基因补充或mRNA疗法相比，ACE-tRNA具有载体容量小、可重复给药、维持内源性调控等优势。特别重要的是，研究建立了从分子机制到类器官模型的完整验证体系，为临床应用奠定了坚实基础。该技术不仅适用于CF，还可扩展至其他由无义突变引起的遗传病，如Duchenne肌营养不良和Hurler综合征等，展现出广阔的转化医学前景。