利用ATXN3L旁系同源基因进行基因编辑治疗脊髓小脑共济失调3型的创新策略

本研究针对脊髓小脑共济失调3型(SCA3)这一难治性神经退行性疾病，开发了基于CRISPR-Cas9系统的"消融-替代"基因治疗策略。研究人员通过设计特异性sgRNA靶向ATXN3基因，同时利用内源性ATXN3L旁系同源基因作为天然替代，在小鼠模型中实现了55±18%的ATXN3基因编辑效率，为开发适用于所有SCA3患者的广谱治疗方案提供了重要依据。该成果发表于《Gene Therapy》杂志。

　　

在神经退行性疾病研究领域，脊髓小脑共济失调3型(SCA3)一直是个棘手的难题。这种由ATXN3基因CAG重复扩增引起的疾病，会导致患者出现共济失调、痉挛和肌张力障碍等症状，严重影响生活质量。目前临床上仅能对症治疗，缺乏根本性的干预手段。更令人头疼的是，传统的基因沉默策略如RNA干扰(RNAi)或反义寡核苷酸(ASO)往往只能部分缓解症状，且存在个体差异大、适用范围有限等问题。

面对这一挑战，瑞士洛桑大学(University of Lausanne)的研究团队Margareta Rybarikova等人独辟蹊径，利用ATXN3基因的两个独特特性：一是存在天然截短但功能正常的剪接变体；二是人类基因组中存在CRISPR抗性的ATXN3L旁系同源基因，开发了一套创新的基因编辑治疗方案。这项突破性研究发表在《Gene Therapy》杂志上，为SCA3的治疗带来了新希望。

研究人员主要采用了三种关键技术方法：1)基于KamiCas9自灭活系统的基因编辑技术；2)AAV2/rh.10载体介导的基因递送系统，通过小脑深部核团注射实现广泛转导；3)荧光激活核分选(FANS)技术精确分析转导细胞的编辑效率。实验使用MJD84.2转基因小鼠模型，该模型携带全长人源突变ATXN3基因(84个CAG重复)。

研究结果部分，作者通过多个实验系统验证了不同策略的有效性：

在"外显子10删除策略"中，研究人员设计了靶向ATXN3基因内含子区域的sgRNA组合。体外实验显示，sgATXN11/12和sgATXN11/13组合分别实现了29.2±8.3%和25.8±7.3%的外显子10删除效率。然而在MJD84.2小鼠模型中，这一策略的编辑效率显著降低，提示双sgRNA策略在中枢神经系统的局限性。

"外显子9截短策略"通过单sgRNA靶向外显子9，在HEK293T细胞中达到40.3±0.6%的编辑效率。虽然体外实验成功检测到46kDa的截短蛋白，但在体实验中编辑效率仅为1.4-5.3±1.2%，可能与染色质结构影响有关。

最成功的"消融策略"靶向ATXN3基因5'端，使用sgATXN2实现了55±18%的小脑编辑效率。研究人员进一步验证了内源性ATXN3L旁系同源基因在非人灵长类和小鼠脑组织中的表达，并开发了CRISPR抗性的替代载体。在最终的"消融-替代"概念验证实验中，KamiCas9系统表现出优异的自我灭活特性(89.4±6.9%)，同时维持了78±7.1%的ATXN3编辑效率。

研究结论部分指出，这项工作首次在体内验证了利用ATXN3L旁系同源基因进行SCA3基因治疗的可行性。与传统的等位基因特异性沉默策略相比，这种"消融-替代"方法具有三大优势：一是适用于所有SCA3患者，不受单核苷酸多态性(SNP)限制；二是通过KamiCas9系统实现自我灭活，提高安全性；三是保留了ATXN3的生理功能，避免完全敲除可能带来的副作用。虽然长期疗效和安全性仍需进一步验证，但这项研究为开发SCA3的广谱基因治疗奠定了重要基础，也为其他多聚谷氨酰胺疾病的治疗提供了新思路。