【学术前沿】Cell Discovery | 吉林大学李占军/赖良学首次利用引导编辑技术精准模拟Tay-Sach疾病模型兔的构建学术资讯

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Tay-Sachs 病 (TSD) 是一种进行性神经退行性疾病，由于 β-己糖胺酶 A (HexA)1 的常染色体隐性遗传缺陷。HEXA (HEXA ins TATC) 外显子 11 中的四碱基 (TATC) 插入占德系犹太人群体Tay-Sachs 病的 80%。然而，由于小鼠神经节苷脂降解途径的差异，在 HEXA-/- 小鼠模型中未观察到典型的临床表型，例如神经系统异常、GM2-神经节苷脂分布的受限模式和大脑中的膜质细胞质体。因此，需要产生一种理想的动物模型来准确模拟 TSD 患者中的 HEXA ins TATC。CRISPR-Cas9 系统介导的 HDR 已被用于产生 HEXA ins TATC 的突变，但低效率和高插入缺失阻碍了其应用。

2021年7月6日，吉林大学李占军及赖良学共同通讯在Cell Discovery 在线发表题为“Efficient and precise generation of Tay–Sachs disease model in rabbit by prime editing system”的研究论文，该研究利用引导编辑技术(Prime editing)，成功培育了Tay-Sach疾病模型兔，精确模拟了该病的发生、发展过程。

总之，该研究首次验证了PE系统介导的碱基插入、缺失和转化在兔体内的可行性。这种理想的新型HEXA ins TATC兔模型将有利于未来TSD的发病机制研究和药物筛选。

Tay-Sach疾病(TSD)是一种常染色体隐性遗传的神经退行性疾病，由编码己糖脱氨酶A（HexA） a亚基的HEXA基因突变引起的，从而导致神经节苷脂在大脑中聚集至中毒水平，通常患者只能存活至两三岁。

HEXA基因第11外显子的4个碱基插入(1278 ins TATC)为最常见的突变。由于存在神经节苷脂降解的代偿途径，HEXA基因敲除小鼠不能精准的模拟Tay-Sach疾病的临床表型。主要表现为：在1岁前HEXA-/- 小鼠和WT小鼠行为学无明显差异，且病理学局限于大脑的某些区域，不包括嗅球、大脑皮层和大脑前角，也没有表现出异常的神经系统的表型；此外，基于CRISPR系统的碱基编辑器（CBE，ABE）虽能够实现C-T，A-G的转换，但不能对基因进行插入或删除。

因此，该研究利用优化的Prime editing系统，通过对PBS和RT模板的长度优化寻找最佳的pegRNA，筛选出PBS长度为12nt，RT模板的长度为14nt为最佳组合。进一步利用显微注射及胚胎移植等方法，获得了携带人类同源突变的HEXA(1278 ins TATC)基因编辑兔，验证了Prime editing系统在家兔基因组编辑中的高效性及有效性。