Adv Sci丨开发高活性、低脱靶的ABE碱基编辑器RDLot-ABE

碱基编辑技术 能够在不造成 DNA 双链断裂的前提下实现单碱基精准替换，在遗传性疾病治疗、细胞治疗 等 领域展现出重要应用前景 。 ABE 是一种能够高效实现 A•T 到 G•C 单碱基转换的基因编辑工具 ， 但存在 活性 窗口宽、旁观者编辑严重以及脱靶风险高等问题 ， 严重制约了其临床 应用。此外，骨关节炎 （ OA ）是全球高发的退行性关节疾病，而当前临床仍缺乏疾病改善性治疗药物。

近日，南方医科大学第三附属医院王晓刚教授团队、李凯教授团队和 苏州系统医学研究所张晓辉研究员 团队合作在 Advanced Science 杂志发表了题为Protein Large Language Model–Optimized ABE Enables Efficient and Safe Osteoarthritis Treatment研究论文。研究通过理性设计和蛋白质语言模型的筛选，获得了一种高活性、低脱靶的ABE碱基编辑器RDLot-ABE。在骨关节炎小鼠模型及人源软骨外植体中，关节腔递送RDLot-ABE靶向沉默FSCN1，可有效延缓软骨退变并展现良好的生物安全性，为骨关节炎的基因治疗提供了新策略。

本研究基于前期的工作积累【1, 2】，通过理性设计和 结构嵌入的蛋 白质大语言模型的精准建模， 筛选出 新一代 ABE8e 变体 RDLoT-ABE 。 通过在 HEK293 细胞系上进行验证后， 联合团队发现 RDLoT-ABE 不仅保留了 ABE8e 和 ABE9e 相似 的编辑活性，而且在编辑精度 对比 ABE8e 得到提升，脱靶 编辑 上显著降低，为临床治疗提供了安全性保障。 进一步， 研究团队将 RDLot‑ABE 精准靶向作用于 此前发现的 骨关节炎进展关键靶点 FSCN1 的剪接供体（ Splice donor ）区域，实现对该基因的敲除。在小鼠软骨细胞、滑膜成纤维细胞及骨髓间充质干细胞中， RDLot‑ABE 均可显著下调 FSCN1 蛋白表达；同时有效抑制炎症介导的 MMP13 异常升高，恢复软骨基质合成标志 物 COL2A1 的正常水平，并显著缓解滑膜细胞过度迁移与异常成骨分化等病理表型。在人源 C28/I2 软骨细胞、 FLS 滑膜成纤维细胞及 MG‑63 成骨细胞体系中， RDLot‑ABE 同样可高效沉默 FSCN1 ，显著降低炎症相关病理特征，展现出跨物种、多细胞谱系的稳定编辑与治疗效能。

进一步 ， 团队通 过关节腔递送精准靶向 骨关节炎中软骨退化关键 基因 FSCN1 。 结果显示， 在 DMM 手术诱导的骨关节炎小鼠模型中， RDLot-ABE 显著延缓软骨退化、减轻软骨下骨硬化和滑膜炎症，同时免疫组化显示 MMP3/MMP13 下调、 Col2a1 和 Aggrecan 恢复 ， 主要脏器（心、肝、脾、肺、肾）组织学 检测未出现异常， 展现出 良好 软骨保护作用与优异的生物安全性。 这种保护的效果在 人源软骨外植体中 也得到验证 ，为其临床转化提供了关键证据 。

综上所述，该研究通过理性设计和人工智能模型的筛选，设计出高效低脱靶的 ABE 编辑器 变体 ， RDLot-ABE ， 成功 获得 了高活性与高安全性 的新型碱基编辑器 。 同时 为复杂退行性疾病 骨关节炎 提供了基于 碱基 编辑的疾病治疗方案，为 慢性 病治疗开辟了新路径。

原文信息：https://doi: 10.1002/advs.202519807

引用 ：

Ren, J., Yao, J., Cao, Q., et al. Protein-nucleic acid language model-assisted design of precise and compact adenine base editor. Nature communications, 16(1), 11207.

Yang, P., Xiao, Y., Chen, L., et al . Targeting Fascin1 maintains chondrocytes phenotype and attenuates osteoarthritis development. Bone research, 12(1), 50.

制版人：十一

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