体内Prime Editing技术成功挽救儿童交替性偏瘫小鼠模型

本研究针对儿童交替性偏瘫(AHC)这一尚无有效治疗方案的神经发育障碍疾病，开发了基于Prime Editing(PE)和Base Editing(BE)的基因编辑治疗策略。研究人员通过AAV9递送系统在两种AHC小鼠模型中实现了Atp1a3基因突变的高效校正，恢复了Na+/K+ ATPase功能，显著改善了运动障碍、认知缺陷等临床症状，并大幅延长了小鼠寿命。该研究为AHC等单基因神经系统疾病提供了潜在的一次性治疗方案，同时验证了PE技术在神经系统疾病治疗中的应用前景。

　　

儿童交替性偏瘫(AHC)是一种罕见的神经发育障碍，患者在出生后18个月内就会出现反复发作的偏瘫、肌张力障碍、异常眼动和癫痫等症状。更令人担忧的是，约70%的AHC病例由ATP1A3基因突变引起，该基因编码神经元Na⁺/K⁺ ATPase蛋白复合体的α₃亚基。尽管已发现50多种与AHC相关的ATP1A3致病突变，但目前尚无任何疾病修饰治疗方法。传统基因治疗尝试效果有限，凸显了对新型治疗策略的迫切需求。

来自美国哈佛大学Broad研究所(The Broad Institute of Massachusetts Institute of Technology and Harvard)和杰克逊实验室(The Jackson Laboratory)的研究团队开展了一项突破性研究。他们利用Prime Editing(PE)和Base Editing(BE)这两种新型基因编辑技术，成功在AHC患者来源细胞和两种小鼠模型中纠正了ATP1A3基因突变。相关研究成果发表在《Cell》杂志上，为AHC的治疗带来了新希望。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：1)设计优化PE和BE编辑策略，针对五种常见ATP1A3突变；2)使用患者来源iPSCs验证编辑效率；3)通过CIRCLE-seq和rhAmpSeq分析脱靶效应；4)构建AAV9递送系统进行体内编辑；5)在两种AHC小鼠模型(D801N和E815K)中评估治疗效果。研究团队还特别关注了样本来源，包括患者捐赠的PBMC样本和两种基因工程小鼠模型。

研究结果部分包含以下重要发现：

In vivo prime editing rescues alternating hemiplegia of childhood in mice

研究人员首先在工程化HEK293T细胞中测试了BE和PE对五种常见ATP1A3突变的校正效率。结果显示，虽然BE对部分突变存在旁观者编辑问题，但PE能够实现43%-90%的致病等位基因校正。特别值得注意的是，在患者来源iPSCs中，优化的PE策略对D801N、E815K、L839P和G947R-C突变的校正效率分别达到43%、63%、70%和74%，同时脱靶编辑水平极低。

Bystander editing limits base editing of some ATP1A3 mutations

针对D801N和E815K这两种最常见突变，研究人员开发了相应的PE校正策略。通过系统优化epegRNA设计、引入ngRNA和dsgRNA增强元件，以及使用PE6变体，他们在小鼠原代成纤维细胞中实现了34%-67%的致病等位基因校正。

Off-target editing analysis in iPSCs derived from patients with AHC

通过ICV注射AAV9递送的PE系统在新生小鼠中表现出优异的编辑效率。在皮层和 hippocampus区域，基因组DNA校正率达到48%，mRNA校正率高达73%。更重要的是，编辑主要发生在Atp1a3表达细胞中，GFP阳性细胞的校正率可达85-88%。

PE efficiently corrects two AHC mouse model mutations in cultured cells

分子功能分析显示，PE处理显著恢复了hippocampal Atp1a3 ATPase活性，D801N和E815K小鼠分别达到野生型87%和77%的水平。同时，血清神经丝轻链(NFL)水平降低，提示神经系统损伤得到改善。

Efficient in vivo prime editing rescues molecular defects in two AHC mouse models

行为学测试结果尤为令人振奋。PE治疗使D801N小鼠的存活率大幅提升，雄性小鼠中位生存期从13周延长至56周存活至52周。在低温诱导的阵发性发作测试中，PE处理小鼠的发作严重程度显著降低，平衡和运动能力恢复更快。旋转棒和旷场测试也显示运动协调和认知功能明显改善。

CNS PE improves survival and behavioral outcomes in AHC mice

值得注意的是，与传统基因补充疗法相比，PE展现出显著优势。虽然过表达ATP1A3的基因治疗未能改善临床症状，但PE通过精确编辑内源基因，实现了多表型挽救，避免了外源基因表达调控的问题。

研究结论部分强调，这项工作首次证实了体内PE技术能够挽救神经系统疾病，为AHC等单基因神经发育障碍提供了潜在的一次性治疗方案。通过系统优化编辑策略，研究人员成功解决了ATP1A3多种突变的校正难题，为拓展PE技术的临床应用奠定了基础。特别值得关注的是，该研究证明了出生后干预仍能有效逆转神经发育缺陷，这对治疗时间窗口的确定具有重要指导意义。

这项研究的突破性在于：1)建立了高效、精确的基因组编辑策略，可纠正大多数AHC致病突变；2)在动物模型中实现了持久的多种表型挽救；3)验证了PE在神经系统疾病治疗中的可行性。这些发现不仅为AHC治疗带来了希望，也为其他单基因神经系统疾病的基因治疗提供了重要参考。随着PE技术的不断优化和递送系统的改进，这种精准医疗策略有望造福更多遗传病患者。