三核苷酸重复（TNR）疾病是一类由基因组中 TNR 序列异常扩展引发的神经退行性疾病，亨廷顿病（HD）和弗里德赖希共济失调（FRDA）是其中的典型代表。HD 由 HTT 基因中 CAG・CTG 重复序列扩展导致，FRDA 则与 FXN 基因内 GAA 重复序列异常相关。这类疾病的发病年龄、严重程度与重复序列长度密切相关，长重复序列会形成异常 DNA 结构，干扰细胞功能并引发错误修复，导致重复序列进一步扩增。目前，TNR 疾病缺乏能够阻止病程进展的治疗手段，开发有效干预措施迫在眉睫。
为探索针对 TNR 疾病的治疗新方法，美国哈佛大学等机构的研究人员开展了相关研究。他们利用碱基编辑技术，在患者细胞和小鼠模型中对致病 TNR 序列进行编辑，旨在通过引入自然存在的单核苷酸变异中断重复序列，抑制其不稳定性。该研究成果发表在《Nature Genetics》上，为 TNR 疾病的治疗提供了重要的理论和实验依据。
研究主要采用了以下关键技术方法：
- 碱基编辑技术：包括胞嘧啶碱基编辑器（CBE）和腺嘌呤碱基编辑器（ABE），分别用于在 CAG 和 GAA 重复序列中引入 G・C>A・T 和 A・T>G・C 突变，模拟自然存在的非致病等位基因。
- 动物模型：使用 Htt.Q111 HD 小鼠模型（携带～109–122 CAG 重复）和 YG8s FRDA 小鼠模型（携带～300 或 800 GAA 重复），通过脑室内注射 AAV9 载体递送碱基编辑器。
- 高通量测序（HTS）和全基因组测序（WGS）：用于检测编辑效率、重复序列变化及脱靶效应。
在 HEK293T 细胞和 HD 患者成纤维细胞中，CBE（如 EA-evoA-32NLS-NG）通过靶向 CTG 重复，在 HTT 基因的 CAG 重复序列中引入 CAA 中断，编辑效率达 44–62%。在 FRDA 患者成纤维细胞中，ABE（如 ABE8e-dNRCH）靶向 GAA 重复，引入 GGA/GAG 中断，编辑效率达 32–33%，并使 FXN mRNA 表达提升 1.5 倍，接近野生型水平。
在 Htt.Q111 小鼠中，AAV9 递送的 CBE 在皮层和纹状体中实现高效编辑，4 周时编辑率为 24% 和 5.6%，24 周时分别升至 34% 和 26%。编辑显著降低 CAG 重复扩增，皮层和纹状体的重复长度分别减少 2.2 和 5.4 个单位。在 YG8s 小鼠中，ABE 编辑使皮层 GAA 重复长度减少 4.9（YG8s.300）和 7.2（YG8s.800）个单位，抑制扩增并促进收缩。
CIRCLE-seq 和 WGS 分析表明，CBE 和 ABE 的脱靶编辑主要发生在非编码区，蛋白编码区的脱靶突变多为同义突变或良性错义突变，且编辑效率随错配数增加显著降低，提示碱基编辑的安全性。
本研究证实，碱基编辑技术通过引入自然存在的重复中断，可有效抑制 HD 和 FRDA 模型中致病 TNR 序列的扩增，为 TNR 疾病治疗提供了创新策略。AAV9 载体的高效递送确保了中枢神经系统的编辑效率，且脱靶效应可控。尽管目前研究基于动物模型，尚未完全模拟人类疾病的复杂病理，但该方法为开发靶向 TNR 的基因疗法奠定了基础。未来需进一步优化编辑工具的递送方式和特异性，探索其在更多 TNR 疾病中的应用潜力，推动向临床转化的进程。
该研究不仅揭示了 TNR 序列中断在疾病干预中的关键作用，还为基因编辑技术在神经退行性疾病中的应用开辟了新方向，有望为众多尚无有效治疗的 TNR 患者带来希望。
