News | 首个皮肤疾病原位基因编辑疗法问世，精准修复ARCI致病突变获突破性进展

近日，不列颠哥伦比亚大学联合柏林健康研究所、弗莱堡大学医学院等多家机构的研究团队，在皮肤疾病基因治疗领域取得里程碑式突破。该团队开发的激光辅助脂质纳米颗粒（LNP）递送CRISPR碱基编辑局部基因编辑疗法，首次在人源3D皮肤模型中实现常染色体隐性先天性鱼鳞病（ARCI）致病突变的原位精准修复，相关研究成果于近日发表于 Cell Stem Cell 期刊。这一无创、非病毒的基因编辑策略，为遗传性皮肤病的治愈性治疗开辟了全新路径，也标志着基因编辑技术正式向皮肤疾病治疗领域实现关键延伸。

ARCI是一组罕见的角化障碍性遗传性皮肤病，核心病理特征为皮肤屏障功能丧失，临床表现为皮肤极度干燥、鳞屑状脱屑、慢性炎症，新生儿还面临脱水和感染导致的高死亡率风险。该疾病中重度病例发病率约为1-7人/10万人，目前尚无治愈方法，临床仅能通过每日皮肤护理、系统性维A酸等对症手段干预——患者需每日花费约2小时进行油浴及保湿护理，年护理成本最高可达3.5万美元，且维A酸存在骨骼、肝脏损伤等剂量限制性不良反应，同时具有强致畸性，对女性患者极不友好，整体治疗存在疗效有限、依从性差、毒副作用明显等问题。

从发病机制来看，32%-68%的ARCI病例由转谷氨酰胺酶1（TGM1）基因突变引起，其中剪接位点突变TGM1 c.877-2A>G是最常见类型，约占所有病例的34%。该突变会导致TG1酶提前终止编码而截短失活，使表皮角化过程中关键的角质包膜无法形成，最终破坏皮肤屏障，而TG1酶是皮肤最外层角质层角质化包膜交联及正常皮肤屏障形成的核心关键酶。此前针对ARCI的基因治疗探索多局限于病毒载体递送、动物或二维细胞模型，缺乏可转化的人源皮肤原位治疗策略，成为该领域的核心技术瓶颈。

为突破皮肤屏障对基因编辑工具递送的限制，同时规避病毒载体的免疫原性、插入突变等风险，研究团队开发了激光辅助LNP介导的非病毒原位碱基编辑技术，并完成了全套优化的技术路线设计，核心技术策略及优化要点如下：

评估BE4max-NG、A3G-CBE和eTd-CBE三种碱基编辑器，最终选择编辑窗口狭窄（仅编辑sgRNA序列5-6位）的eTd-CBE，在不影响旁观核苷酸的前提下实现约26%的精准编辑率；同时优化sgRNA设计，确定sgRNA设计2和3效果最佳，并筛选出3-10μg总RNA为有效剂量范围（12μg会引发细胞死亡），其中7μg为基因编辑最优给药剂量，3μg为酶功能恢复最优剂量。

采用经临床验证的激光打孔系统（P.L.E.A.S.E），在皮肤表层创建微小、无痛的纳米孔洞（人类皮肤设置为2脉冲/孔洞、5.5J/cm²脉冲能量），使基因编辑工具可穿透皮肤屏障到达表层下的皮肤干细胞，且孔洞可在16小时内自然闭合，无明显组织损伤。

将mRNA碱基编辑器与TGM1 sgRNA封装入优化后的LNP制剂（配方H）中进行局部滴涂给药，该LNP由离子izable阳离子脂质、DSPC、胆固醇、DMG-PEG2000按特定比例组成，此前已在原代人角质形成细胞和天然人皮肤中验证了优异的基因编辑效果，且具备可重复给药特性。

利用患者来源的永生化角质形成细胞（携带TGM1 c.877-2A>G突变）构建3D人源ARCI皮肤模型，该模型在表皮结构分层、皮肤分化标志物表达（丝聚蛋白、内披蛋白等）、屏障功能、TG1酶活性等方面，均准确模拟ARCI的病理特征，为疗效验证提供了理想的体外平台。

该技术实现了高度针对性的局部治疗，基因编辑工具仅作用于皮肤组织，且为非侵入性设计，支持可重复给药，解决了传统基因治疗在皮肤疾病应用中的递送、安全两大核心问题。

在激光打孔后局部应用LNP制剂，在人源皮肤切片与ARCI模型中实现平均12%的原位基因编辑率，最高编辑率接近24%；单细胞RNA测序显示，转染细胞中39.1%为基底角质形成细胞（含皮肤干/祖细胞），实现了皮肤干细胞的靶向编辑，为长期治愈奠定基础。

功能层面，编辑后的ARCI模型中TG1酶活性恢复至健康组织的30%，这一水平已被证实可有效缓解遗传性皮肤病的严重症状；同时全长TGM1蛋白丰度显著上升，皮肤屏障功能相关蛋白（如内披蛋白、LEKTI）及脂质代谢相关载脂蛋白同步上调，蛋白表达谱向健康状态转化，荧光黄渗透实验证实皮肤屏障功能得到显著改善，证实基因编辑可实现疾病相关通路的功能修复，且皮肤功能恢复呈现非线性放大效应。

研究团队通过全基因组层面检测、体内分布追踪、免疫原性分析等多种手段，验证了该疗法的优异安全特性：

◆ 脱靶风险极低：通过NGS扩增子测序、CAST-seq、R-loop assay、 bulk RNA-seq等技术全面检测，仅在染色体10的基因间区检测到0.86%的脱靶编辑，无功能影响，全基因组层面脱靶风险可忽略，且未检测到明显染色体畸变；

◆ 无全身分布与毒性：在小鼠体内局部给药后，通过IVIS成像、qPCR及高灵敏度的DESI代谢成像技术检测，血液、肝脏、肺、脑等全身器官均未发现LNP载体或基因编辑元件的分布；小鼠皮肤无红肿、炎症、脱屑等毒性表现，组织切片无明显炎症浸润，体重、体温及进食饮水习惯均无异常；

◆ 免疫原性极低：人源单核细胞衍生树突状细胞（MoDC）实验中，加载mRNA的LNP H几乎不激活CD40、CD86等免疫激活分子，免疫原性显著低于临床获批的mRNA疫苗及病毒载体疫苗；人体皮肤模型中也未发现免疫细胞激活及细胞因子异常释放。

该研究是首个在人体皮肤模型中实现非病毒递送的致病突变原位修复的突破性研究，也是全球首个针对ARCI的局部基因编辑疗法，其核心意义不仅在于为ARCI患者带来了首个潜在的治愈性治疗选择，更在于开发了一套可拓展的皮肤疾病基因编辑平台技术：

◆ 突破了皮肤屏障这一基因治疗的核心瓶颈，证实激光+LNP的局部递送策略可实现皮肤干细胞的靶向基因编辑，为皮肤疾病的基因治疗提供了可转化的技术范式；

◆ 该疗法可直接纠正疾病的根本遗传病因，一次治疗有望实现持久有效的治愈，突破了传统对症治疗的局限；

◆ 作为平台技术，该方法可通过调整靶向基因与sgRNA设计，适配多种遗传性皮肤疾病的治疗，包括大疱性表皮松解症等全球约500种罕见遗传性皮肤病，为缺乏有效治疗手段的疾病提供了通用治疗框架。

本研究由UBC与温哥华生物技术公司NanoVation Therapeutics密切合作开展，该公司为UBC衍生企业，专注于LNP基因药物开发，为技术的临床转化提供了产业支撑。