CHD3 생체 내 염기 교정, 생쥐 모델의 행동 이상 회복

생체 내 염기 교정이 Snijders Blok–Campeau 증후군(SNIBCPS)의 인간화 생쥐 모델에서 CHD3 유전자의 질병 유발 돌연변이를 교정하고 행동 이상을 회복시켰다. SNIBCPS는 CHD3의 병원성 변이로 인해 발생하는 신경발달 장애다. 이 연구에서는 TadA-내장 아데닌 염기 교정기(TeABE)를 설계하고 이중 아데노-연관 바이러스(AAV) 시스템을 이용해 뇌 전체에 전달함으로써 CHD3 단백질 수준을 회복하고 사회적 의사소통, 인지 및 운동 협응의 결함을 개선했다. 이러한 발견은 생체 내 염기 교정이 CHD3 관련 신경발달 질환에 대한 실행 가능한 치료 접근법임을 입증하며, 출생 후 뇌에서의 정밀한 단일 염기 교정이 단백질 양과 기능을 회복할 수 있음을 보여준다.

SNIBCPS는 2018년에 처음 기술된 상염색체 우성 질환으로, 현재 100건 이상이 보고되었다. 지적 장애, 자폐성 행동, 운동 결함으로 나타나며 자폐 스펙트럼 장애를 동반하는 경우가 많다. 대부분의 경우는 단일 염기 변이에 의해 발생하며, 재발성 변이인 p.R1025W는 CHD3 단백질 분해를 촉진한다. 연구진은 이 증후군의 주요 특징인 CHD3 단백질 수준 감소와 사회적 의사소통, 인지, 운동 협응의 이상을 재현하는 인간화 생쥐 모델(Chd3hR1025W/+)을 제작했다.

연구진은 돌연변이 A•T 염기쌍을 G•C로 전환하도록 TeABE를 설계하고, 이중 AAV 시스템을 통해 정맥 주사로 뇌에 전달했다. 이 접근법은 혈액-뇌 장벽을 효과적으로 통과할 수 있게 했다. 연구진은 여러 피질 및 해마 영역에서 비표적 활성을 최소화하면서 효율적인 표적 A•T-to-G•C 교정을 달성했다. TeABE 교정은 생쥐에서 CHD3 수준을 회복시키고 행동 이상을 개선했다.

비인간 영장류에서는 TeABE를 암호화하는 AAV9 벡터의 척수강 내 전달을 통해 광범위한 뇌 형질도입과 교정기 재구성이 이루어져 임상 적용 가능성이 뒷받침되었다.

염기 교정은 DNA 이중 가닥 절단 없이 정밀한 단일 염기 교정을 가능하게 하는 최적화된 접근법으로, 이는 CRISPR–Cas9의 한계를 극복한다. 아데닌 염기 교정기는 A•T를 G•C로 전환한다. 저자들은 염기 교정 유전자 치료가 이전에 허친슨-길포드 조로증, 척수성 근위축증, 자폐 스펙트럼 장애(ASD), 생쥐 모델의 유전성 심장 및 망막 질환에서 성공을 거두었으며, 이는 단일 유전자 신경발달 장애 치료의 틀을 제공한다고 지적한다.