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2023 年 11 月 17 日，榮澤集團創始人陳相波博士聯合復旦大學王永明教授、中國醫學科學院阜外醫院蘭峰教授等團隊，在心血管領域的頂級期刊 Circulation（ IF=37.8）發表題為 In vivo base editing of Scn5α rescues type 3 long QT syndrome in mice 的研究成果，在國際上率先利用堿基編輯技術實現了對長 QT 綜合征（遺傳性心肌病）的基因治療。

目前，還沒有團隊利用堿基編輯器（BEs）進行遺傳性心律失常治療的探索，這是國際上首次利用堿基編輯器治療該疾病的研究，為長 QT 綜合征的相關臨床研究工作奠定重要的基礎，實現了該領域的重大突破，是我國科學家在遺傳性心肌病基因治療領域的又一重大進展！

榮澤集團創始人陳相波博士、復旦大學王永明教授、中國醫學科學院阜外醫院蘭峰教授為該論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、國家高水平醫院臨床研究基金及榮澤集團等項目的資助。

長 QT 綜合征（long QT syndrome, LQTS）是一種心室復極化異常導致心律失常疾病，分為遺傳性和獲得性，未治療的患者 10 年死亡率可達 50％。遺傳性 LQTS 是由于編碼心臟離子通道或相關的基因突變引起的，屬于心臟離子通道病。最常見的突變發生在 KCNQ1、KCNH2 和 SCN5A 基因上，分別導致 LQT1、LQT2 和 LQT3 三種類型的長 QT 綜合征。β- 阻滯劑是治療 LQTS 的常規藥物，但需要終身用藥。植入式心臟除顫器（ICD）雖然對預防猝死有效，但是費用昂貴，并發癥多，還存在誤放電等問題，年輕患者需要終生攜帶和反復更換。如果能將遺傳突變糾正，就可以一勞永逸的治療 LQTS。

堿基編輯器 ( BEs ) 是當前最安全、有效的基因編輯工具。本研究也采用單基基因編輯工具 BEs，以編碼 SCN5α 基因（心臟鈉通道 α 亞基）為靶點，提出一種全面的靶點可編輯性篩選策略。通過對篩選出的 SCN5α 基因致病性突變 ( Scn5ap.T1307M ) ，利用堿基編輯器 ABE 可在體實現 SCN5α 突變轉錄本的完全阻斷。研究結果表明，SCN5α mRNA 在體修正率高達 99.20%，可完全糾正小鼠心律失常的表型。

研究以 SCN5α 基因和 ABEmax 為對象，對野生型 SCN5α 基因位點體內外可編輯性進行了探究。結果顯示，位點體內可編輯性與體外細胞高度一致。隨后，研究者從 240 個 SCN5α 中選擇了 16 個符合 ABE 編輯條件的突變，將這些人源突變對應轉換為鼠源性突變，并建立攜帶該鼠源性突變的細胞系。細胞篩選結果顯示，所有鼠源性突變都能被 ABE 修正，DNA 修正效率從 5.00 ± 1.72% 到 39.33 ± 6.66%。

圖 1. 長 QT 綜合征小鼠造模成功

研究者選擇具有最高編輯效率的 SCN5α p.T1307M 引入到小鼠的 SCN5α 基因上，構建了 LQT3 小鼠模型。小鼠表現出 LQT3 患者典型的心電圖特點，即 QT 延長 ( 圖 1 ) 。此外，在卡巴膽堿降低心率后，小鼠模型心臟竇性停搏增加；同時卡巴膽堿可誘導純合小鼠模型產生室性心動過速。以上結果說明模型構建成功。

圖 2. 堿基編輯技術治療長 QT 綜合征小鼠模型

接下來，研究者探究了堿基編輯器治療 LQT3 的可行性。T1307M 突變是由堿基 C 變成 T 造成的。ABE 堿基編輯器可以將 T 轉變成 C，糾正突變。研究者將 ABE 分成兩段后，利用 AAV9 遞送到小鼠體內。單次腹腔注射 AAV9-ABE 病毒實現了 ~40% 的 DNA 糾正和 ~70% 的 mRNA 糾正（圖 2）。心臟中包含多種類型的細胞，AAV9 主要感染心肌細胞，而 SCN5α 主要在心肌細胞中表達，所以在 SCN5α mRNA 水平的糾正效率高。

值得注意的是，ABE 在每只小鼠上的編輯效率是不同的，有的小鼠心臟實現了高達 99.20% 的 Scn5a mRNA 糾正。堿基編輯縮短了小鼠模型的 QT 間期，減少了竇性停搏。在純合突變小鼠中，堿基編輯還消除了室性心動過速（圖 2）。以上結果說明堿基編輯技術針對心肌細胞的基因編輯治療對于電生理功能表型是有效和安全的，可以有效的治療遺傳性長 QT 綜合征。

圖 3. 編輯效率和治療效果分析

為了探究多高的編輯效率可以修復 LQT3 表型，研究者向新生 14 天的雜合小鼠腹腔注射 AAV9-ABE 病毒 10 周后，觀察到 T1307M mRNA 修正率從 23.29~95.72% 不等。將 mRNA 修正率與 QT 間期以及竇性停搏次數關聯數據進行相關性分析，結果顯示 QT、QTc 間期以及卡巴膽堿誘導的竇性停搏次數隨著 mRNA 校正率的增加而下降。結果顯示隨著修正率的增加，QT 間期逐漸縮短，卡巴膽堿誘導的竇性停搏次數逐漸下降（圖 3），說明即使較低的編輯效率，也能減輕長 QT 的表型。

當 mRNA 的修正率超過 60% 時，可完全消除雜合小鼠的心律失常表型。同時，在純合 T1307M 小鼠中，堿基編輯還消除了致命性室性心動過速（圖 3）。這些結果表明編輯效率達到一定的閾值時，可以完全消除心律失常表型。

圖 4. 編輯效率和治療的安全性分析

最后，為了評估 ABE 心臟治療的安全性，研究者對基因編輯后的心臟 DNA 進行全轉錄組測序，測序結果并未發現明顯的 DNA 或 RNA 脫靶（圖 4）。堿基編輯也沒有引發額外的心率失常。此研究為治療其他類型的心律失常提供了新的思路。

圖 5. 編輯編輯器效率和治療總體策略

據不完全統計，長 QT 綜合征發病率為 1/7000，在國內外存在巨大的患者為滿足需求。該研究在心臟基因編輯治療領域取得了突破：在靶點預測的基礎上，單次 AAV 載體治療即可完全清除突變 mRNA，從而根本性阻斷致病基因帶來的表型改變；高于閾值 ( 20% ) 的基因編輯即可消除致死性心律失常，表明部分心肌細胞的恢復正常即可帶來顯著的獲益。

前期動物學研究表明，本項目采用的堿基編輯器技術展現出驚人的療效和安全性，這為長 QT 綜合征患者的臨床治愈帶來新的曙光和希望！