In-vivo-Basen-Editing von CHD3 korrigiert Verhaltensauffälligkeiten im Mausmodell

In-vivo-Basen-Editing korrigierte eine krankheitsverursachende Mutation im CHD3-Gen und rettete Verhaltensauffälligkeiten in einem humanisierten Mausmodell des Snijders-Blok-Campeau-Syndroms (SNIBCPS), einer neurodevelopmentalen Störung, die durch pathogene Varianten in CHD3 verursacht wird. Die Studie entwickelte einen TadA-integrierten Adenin-Basen-Editor (TeABE) und brachte ihn mithilfe eines dualen Adeno-assoziierten-Virus-Systems (AAV-System) im gesamten Gehirn zur Expression, wodurch die CHD3-Proteinspiegel wiederhergestellt und Defizite in sozialer Kommunikation, Kognition und motorischer Koordination verbessert wurden. Diese Ergebnisse etablieren das In-vivo-Basen-Editing als einen praktikablen therapeutischen Ansatz für CHD3-bedingte neurodevelopmentale Erkrankungen und zeigen, dass eine präzise Einzelbasen-Korrektur im postnatalen Gehirn die Proteindosierung und -funktion wiederherstellen kann.

SNIBCPS ist eine autosomal-dominante Störung, die erstmals 2018 beschrieben wurde und bei der mehr als 100 Fälle gemeldet wurden. Sie äußert sich in intellektueller Beeinträchtigung, autistischen Verhaltensweisen, motorischen Defiziten und geht häufig mit einer Autismus-Spektrum-Störung einher. Die meisten Fälle werden durch Einzelnukleotid-Varianten verursacht; die rekurrente Variante p.R1025W beschleunigt den Abbau des CHD3-Proteins. Die Forscher erzeugten ein humanisiertes Mausmodell (Chd3hR1025W/+), das die Hauptmerkmale des Syndroms rekapitulierte, einschließlich reduzierter CHD3-Proteinspiegel und Auffälligkeiten in sozialer Kommunikation, Kognition und motorischer Koordination.

Das Team entwickelte TeABE, um das mutierte A•T-Basenpaar in G•C umzuwandeln, und brachte es mithilfe eines dualen AAV-Systems über intravenöse Injektion ins Gehirn – ein Ansatz, der eine effektive Penetration über die Blut-Hirn-Schranke ermöglichte. Sie erreichten eine effiziente On-Target-A•T-zu-G•C-Korrektur in mehreren kortikalen und hippokampalen Regionen mit minimaler Bystander-Aktivität. Die TeABE-Editing stellte die CHD3-Spiegel wieder her und verbesserte die Verhaltensauffälligkeiten bei den Mäusen.

Bei nichtmenschlichen Primaten erreichte die intrathekale Verabreichung von AAV9-Vektoren, die TeABE kodieren, eine breite Hirntransduktion und Editor-Rekonstitution, was die translationale Machbarkeit unterstützt.

Basen-Editing ist ein optimierter Ansatz, der präzises Einzelbasen-Editing ohne DNA-Doppelstrangbrüche ermöglicht – eine Einschränkung von CRISPR–Cas9. Adenin-Basen-Editoren wandeln A•T in G•C um. Die Autoren merken an, dass die Basen-Editing-Gentherapie zuvor bei Hutchinson-Gilford-Progerie-Syndrom, spinaler Muskelatrophie, ASD und genetischen Herz- und Netzhauterkrankungen in Mausmodellen Erfolge gezeigt hat und einen Rahmen für die Behandlung monogener neurodevelopmentaler Störungen bietet.