近日，南方科技大学前沿生物技术研究院/医学院朱健康院士与刘朋朋教授团队联合在The Innovation 期刊以“mRNA-engineered CRISPR-Cas epigenetic editors enable durable and efficient gene silencing in vivo”为题发表论文 。该研究使用脂质纳米颗粒（LNP）递送AI优化的 CRISPR 表观遗传编辑器 mRNA，单次注射实现小鼠体内长达180天的 PCSK9 基因沉默，有望实现“一次注射，终身受益”的治疗效果，为高血脂类慢性病的治疗带来曙光。

近年来，CRISPR/Cas 基因编辑工具已成为生物医学领域的明星技术，目前已有多款 CRISPR 基因编辑药物处于临床试验阶段。但第一代 CRISPR/Cas 工具会产生DNA双链断裂(DSB)并永久改变DNA序列，引起染色体重排或异位、DNA大片段缺失和p53 蛋白激活。因此，需要开发新一代更安全高效且可逆的基因编辑工具。表观遗传调控是解决这一难题的关键，它能像“开关”精准关闭或开启基因，无需破坏基因组。研究团队成功构建了一个 “AI + mRNA + LNP”的黄金三角平台，实现了对超大 CRISPR 表观遗传编辑器（CRISPR OFF-EE）的革命性体内递送，并对高血脂相关的基因 PCSK9 实现了持续半年的高效沉默。

研究团队面临的第一个挑战是 CRISPR 表观编辑器（dCas9或dSF01与抑制结构域的融合体）过大，而实验中必须让它以最高的效率表达。团队引入AI辅助优化策略，对编码dCas-OFF-EE编辑器的mRNA进行了深度重构：1.密码子优化 (Codon Optimization): 像压缩文件让信息更紧凑、表达量更高；2.UTR工程化 (UTR Engineering): 精准控制 mRNA 的稳定性和翻译效率，让它在细胞内高效运转。经过团队优化，诞生了堪称OFF-EE V2 mRNA 的构筑体——它是迄今为止最紧凑、最稳定、表达效率最高的CRISPR表观遗传编辑器 mRNA 之一。

LNP递送的 mRNA 只在细胞内短暂存在和表达，避免了传统病毒载体（如AAV）可能带来的长期免疫原性和潜在的DNA整合风险，但这也导致 mRNA 疗法需要长时间重复给药才能持续发挥治疗效果。研究团队使用LNP递送 CRISPR 表观遗传编辑器 mRNA，虽然 OFF-EE V2 mRNA 瞬时表达，却能诱导持久的表观遗传修饰，维持DNA高甲基化状态，使目标基因的转录处于关闭状态，实现了高安全性与超长效力的完美统一。

为了验证 CRISPR 表观编辑器（SpCas9-OFF-EE和SF01-OFF-EE）的效果，研究团队选择了心血管疾病领域的关键靶点——PCSK9（一种调节胆固醇代谢的蛋白）。单次注射LNP包裹的 OFF-EE V2 mRNA 和靶向 PCSK9 的 sgRNA 或 crRNA, 对体内的PCSK9 水平抑制高达92.5%，LDL-C 水平显著降低 61.7%，直接证明其降低胆固醇和治疗心血管疾病的潜力。其效果持续时间至少 180 天 (半年)，首次实现瞬时表达诱导超长效基因沉默。一次注射，具有长达半年的稳定疗效， 这彻底解决了传统RNA疗法“效果短暂”的痛点，展示了表观遗传编辑的持久效果。

更重要的是，该 mRNA-LNP 表观遗传基因疗法安全性极好，未引发小鼠毒性反应，血液学指标（ALT、AST、肌酐等）均无异常，主要器官的病理切片未见炎症或细胞变性。转录组测序也证实仅靶基因表达下调，未影响其他基因的正常表达。且基于朱健康院士团队自主研发的Cas12i家族变体 CasSF01的表观编辑器SF01-OFF-EE，其编辑特异性比基于 SpCas9 的 SpCas9-OFF-EE 更高，脱靶甲基化事件极少，为临床应用提供了更安全的选择。

该研究结合AI 优化 mRNA+LNP 递送+表观遗传编辑三大前沿技术，开发出新型更安全有效的基因编辑疗法，这意味着我们掌握了一把对付高血脂、甚至其他需要持久基因调控的慢性疾病的“智能钥匙”。这不仅仅是一项技术进步，它预示着未来慢病治疗可以从“长期服药转向” 到“一次注射，长效控制”的革命性跨越。

朱健康院士和刘朋朋教授为论文共同通讯作者，南方科技大学前沿生物技术研究院/医学院2022级博士研究生许超、王梦鸽，研究副教授曾臣为论文共同第一作者，南方科技大学为论文第一单位。本研究工作得到了南方科技大学、深圳市重大科技专项和广东省重点研发计划项目的资助。

原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(25)00354-6

供稿：前沿生物技术研究院

通讯员：金玲

编辑：曾昱雯