技术背景与核心优势 - 表观遗传编辑作为基因治疗新策略，通过添加或移除表观遗传化学修饰来精准调控基因表达，无需改变DNA序列，为治疗安全性提供新思路[3] - 与传统基因编辑技术（如CRISPR/Cas9、碱基编辑）依赖DNA断裂或碱基转换相比，表观遗传编辑是基因表达的“调控开关”，只改变基因修饰而不改变基因序列[3] - 已有研究利用锌指蛋白和dCas9的表观遗传编辑疗法，在小鼠和非人灵长类体内成功抑制PCSK9表达，有效降低血液中的“坏胆固醇”（LDL-C）水平[4] 技术挑战与研究突破 - 表观遗传编辑技术核心挑战在于维持调控效果的长期稳定性，因表观遗传修饰具有动态可逆特性，在细胞分裂过程中可能被稀释或重置[4] - 研究团队通过对表观编辑工具的元件与结构进行系统性优化，开发出新型编辑器EpiReg-T，其基于TALE蛋白，为单组分编辑器，结构更简单且递送效率更高[6] - 在非人灵长类动物模型中，EpiReg-T单次静脉给药即可实现对PCSK9和“坏胆固醇”的持续深度抑制，疗效已稳定维持超过一年且未见反弹[6][10] 编辑器性能与筛选比较 - 研究团队通过脂质纳米颗粒（LNP）将编码编辑器的mRNA递送至肝脏，系统性筛选出两个优胜版本：基于dCas9的EpiReg-C和基于TALE的EpiReg-T[7] - 特定元件（如人源DNMT3L、ZIM3 KRAB结构域）的引入能显著提升编辑器效率[7] - 与先前报道的基于锌指蛋白的表观编辑器及碱基编辑器ABE8.8相比，EpiReg-C和EpiReg-T均展现出显著的效率优势[7] - 在多种模型对比中，EpiReg-T展现出更强的剂量敏感性，即在更低剂量下就能达到强大的抑制效果，这一特性在非人灵长类动物中得到验证[8] 长期疗效与安全性验证 - 小鼠2/3肝切实验表明，即使在肝细胞快速再生后，PCSK9的抑制水平依然稳定，证明基因沉默效果能在细胞更新换代中稳定维持[10] - 表观抑制具有“可逆性”关键安全特性，在实现PCSK9深度抑制后，注射表观激活工具可让其表达水平恢复至初始状态[10] - 在非人灵长类动物实验中，高剂量（2.25mg/kg）的EpiReg-T单次给药实现约90%的PCSK9抑制和约60%的“坏胆固醇”降低，药效在长达343天跟踪中保持稳定[10] - 较低剂量下重复给药测试未引起严重肝损伤，肝功能指标短暂波动在7天内恢复正常，安全性良好[10] 作用机制与靶向精确性 - 长效沉默的分子机制在于EpiReg-T在靶基因调控区域同时建立两种抑制性“标记”——DNA甲基化和组蛋白H3K27e3修饰，而多种促进基因转录的激活型修饰（H3K4me3、H3K9ac和H3K27ac）显著下调[11] - 全基因组范围及潜在脱靶位点测序分析证实，EpiReg-T即使在饱和剂量下也未引发显著脱靶效应，展现高度靶向精确性[11] - 研究阐明了DNA甲基化与组蛋白修饰协同作用的长效抑制机制，深化了对表观遗传分子机制的理解[6][11]

基因编辑技术发展 - CRISPR-Cas9的发现开启了基因编辑新时代，基于CRISPR的技术已成功应用于人体临床试验治疗遗传疾病和癌症[2] - 科学家不断挖掘新工具以解决Cas9蛋白体积过大（约1400个氨基酸）难以通过AAV病毒载体递送的难题[2] NovaIscB系统的创新 - 通过对CRISPR-Cas9祖先IscB进化改造，创造出仅614个氨基酸的NovaIscB系统，体积仅为Cas9一半[2] - NovaIscB编辑效率提升百倍，插入/缺失编辑活性达40%，效率相比野生型OgeuIscB提升约100倍[3][15] - 系统可与甲基转移酶融合创建可编程表观遗传编辑系统OMEGAoff，紧凑到可装入单个AAV载体[2][3] IscB的潜力与挑战 - IscB作为Cas9祖先，体积仅300-550个氨基酸，是Cas9的30%，更适合小型化基因编辑工具开发[7] - 原始IscB存在三大短板：有效向导RNA仅13bp导致低特异性、编辑效率不足野生型Cas9的1%、无法适配复杂表观遗传编辑工具[8] 技术优化四步法 1 从144种IscB天然变体中筛选出OrufIscB，编辑效率比前代提升5-10倍[10] 2 将Cas9的REC结构域移植到IscB，引导RNA延长至20bp，脱靶率降低3倍[11] 3 通过深度突变扫描筛选关键位点E137K/E409R/I533K，编辑活性再提升2倍[12] 4 精简向导RNA结构从225nt缩短至166nt，人类细胞中表达量提升4倍[13] OMEGAoff系统应用 - 单次AAV注射OMEGAoff可持久抑制PCSK9基因表达，小鼠血清胆固醇水平显著降低，效果持续6个月[16] - 实验显示未观察到血清总胆红素和丙氨酸氨基转移酶水平的显著变化，安全性良好[16] 方法论突破 - 研究提出的进化与结构引导蛋白质工程方法为优化蛋白质功能提供新框架，应用远超基因组编辑范畴[4][19] - 通过研究1000多种变体创建NovaIscB和OMEGAoff系统，丰富了基因编辑工具箱[19]