《Nature Biotechnology》CRISPR-Cas3：一种更安全的基因编辑工具，有望治疗甲状腺转维蛋白淀粉样变性

　　

遗传疾病是由于生物体的原始遗传物质脱氧核糖核酸（DNA）的改变而发生的。转甲状腺素淀粉样变性（ATTR）是一种进行性疾病，涉及错误折叠的转甲状腺素（TTR）蛋白淀粉样沉积。这些沉积物主要影响心脏和神经，可导致心力衰竭和神经病变等症状。它的两种主要形式之一与年龄有关，另一种是遗传的，由TTR基因的不稳定突变引起。抑制TTR产生的治疗效果已得到明确证明。尽管基于核糖核酸（RNA）干扰的药物可以减少TTR的产生，但它们需要长期给药，并且不能提供根治性治疗。

近年来，一些基因编辑策略被用来精确地改变DNA，纠正突变或删除有害的基因序列。这些方法提供了更高的精度，可以完全治愈遗传疾病。聚集规律间隔短回文重复序列（CRISPR）是指细菌储存的病毒DNA小片段，作为其防御机制的一部分。CRISPR–Cas9是一种革命性的基因编辑工具，改编自这种细菌免疫系统，近年来已被广泛探索用于临床应用。

虽然CRISPR–Cas9在开发革命性疗法方面显示出有希望的结果，但它也有一定的局限性，包括意外的DNA切割。最近，由日本东京大学医学科学研究所的Tomoji Mashimo教授和Saeko Ishida博士领导的一组来自日本的科学家，通过对TTR基因进行基因组编辑，评估了CRISPR–Cas3系统在安全实现永久减少TTR产生方面的功效。基因组编辑具有纠正遗传性疾病相关基因异常的独特潜力。“我们想看看CRISPR&ndash；Cas3系统是否可以发展成为一种有效的治疗性基因组编辑工具，”Mashimo教授在谈到他研究背后的动机时提到。这篇文章发表在2026年1月5日的《Nature Biotechnology》杂志上。

与CRISPR–Cas9系统相比，CRISPR-Cas3系统具有根本的结构和功能差异。在CRISPR–Cas9中，另一种遗传物质RNA的一小段被用作向导。这种引导RNA （gRNA）与目标DNA序列结合，与gRNA结合的Cas9蛋白就像分子剪刀一样切割DNA。然而，CRISPR–Cas3系统中涉及一个多蛋白级联复合体，其作用类似于相关的Cas3解旋酶核酸酶的向导，该酶单向地切碎大的DNA区域。这种长期降解策略不同于CRISPR&ndash；Cas9系统中看到的精确双链断裂技术。

由于TTR主要在肝脏中表达，本研究希望了解CRISPR-Cas3在控制肝脏TTR表达中的作用。采用小鼠ATTR模型和基于脂质纳米颗粒（LNP）的给药系统进行研究。结果表明，CRISPR-Cas3系统可以诱导可靠的、广泛的TTR基因缺失。通过CRISPR RNA优化，我们在体外实验中在TTR位点实现了约59%的编辑。在小鼠模型中，单次基于lnp的治疗帮助我们实现了超过48%的肝脏编辑，并将血清TTR水平降低了80%，”Mashimo教授强调说。该系统没有在脱靶位点诱导indels，这被认为是CRISPR–Cas9系统的一个主要限制。

这项研究的发现可以影响社会对基因治疗的看法，因为它强调了一种比CRISPR–Cas9更安全的替代方法，因为它避免了产生意外的、潜在有害的突变蛋白的风险。随着进一步的优化和安全性评估，这种CRISPR–Cas3可以作为一个新的、更安全的基于基因组编辑的治疗平台，为患者提供持久的、可能是一次性的治疗，直接解决其疾病的根本遗传原因。这最终可以改善许多人的预期寿命和生活质量。

“在未来几年，这项技术不仅可以用于ATTR的临床应用，还可以用于其他目前无法治愈的遗传性疾病，”Mashimo教授解释说，这是这项技术的未来。