南湖新闻网讯（通讯员 芦慧）近日，生物医学与健康学院张红霞副教授研究团队与武汉大学殷昊教授研究团队合作研究成果以“Reversible Genome Editing”为题在Vita发表。研究在细胞水平和小鼠体内实现可逆基因组编辑，为基因治疗装上“撤销键”。

基因编辑工具可精准改写DNA，在遗传及代谢疾病治疗中展现出巨大潜力。相比小分子药物或siRNA药物，基因组编辑具有“一劳永逸”的优势，可减少持续给药的需求。但“永久性”是一把双刃剑。例如，被广泛研究的高胆固醇血症及心血管疾病调控靶点PCSK9与机体代谢功能密切相关，长期抑制PCSK9可能导致2型糖尿病风险升高，完全、终生的PCSK9缺失还可能重塑心脏代谢并诱发心力衰竭。同样，血脂与心血管疾病靶点ANGPTL3也被证实在低温适应、心脏能量供应和肝脏脂质代谢中具有重要生理作用。因此，对于具有多种生理功能的复杂靶点，或治疗安全窗较窄的代谢靶点，“永久性”修改存在不可预知的安全风险。更关键的是，患者一旦出现严重副作用，或者在特定生理、病理状态下需要恢复靶基因功能，现有编辑策略往往缺乏有效的终止或逆转手段。因此，实现可逆基因组编辑，是提升基因治疗安全性和适用范围的关键。

可逆基因组编辑示意图

研究在体外和体内多个靶点证明了基因组编辑的可逆性：胞嘧啶单碱基编辑器（CBE）可以逆转由腺嘌呤单碱基编辑器（ABE）引入的基因组单核苷酸突变，反之亦然；引导编辑（PE）可逆转由CRISPR-Cas9、ABE或PE引入的基因组单核苷酸插入、缺失或突变。该研究在小鼠中实现了靶基因表达水平和其生理功能的有效抑制及长期稳定恢复，并针对ANGPTL3、SERPINA1、TTR和PCSK9等人类疾病相关基因开发了可逆编辑策略。

考虑到可逆编辑涉及“敲除”和“逆转”两轮编辑，研究团队利用ABE-CBE介导的小鼠Pcsk9可逆编辑策略开展了系统的安全性评估。在该策略中，与对照组相比，敲除编辑组（ABE）和逆转编辑组（ABE-CBE）均未引起ALT、AST、AKP等肝损伤标志物显著升高，也未产生显著的sgRNA依赖性基因组脱靶或非sgRNA依赖性转录组脱靶。这表明两轮编辑并未造成额外风险显著增加。

可逆编辑策略使基因编辑实现“一键撤销”成为可能，其意义主要体现一是为基因治疗装上“安全开关”，可在紧急情况下逆转基因编辑效果，终止治疗。二是扩大基因编辑的适用人群，使此前因安全顾虑被排除的高风险靶点变得可及，推动基因编辑从罕见单基因病走向常见复杂疾病。三是提出未来基因编辑疗法的设计应同时评估可逆性，并将逆转方案纳入候选疗法评估体系。

可逆编辑策略的价值不仅体现在临床治疗中，也为农林畜牧领域的精准育种提供了新思路。在动物育种、作物改良等过程中，基因多效性、生态风险、长期安全性等因素，同样要求对写入动植物基因组的编辑产物保留“一键撤销”的可能。尤其当作物或动物通过多代累积培育获得高产、抗病、抗逆等复杂优良性状时，若某一关键基因因长期敲低或永久编辑而引发代谢紊乱、免疫缺陷、繁殖障碍等问题，可逆基因组编辑有望在不打乱其他已累积优良性状的前提下，对特定基因进行精准逆转，从而避免传统回交“修一个、丢一批”的困境。未来，随着高精度编辑工具和精准递送技术的开发与迭代，可逆编辑有望从医学治疗延伸至作物改良、林木育种、畜禽与水产育种及动物医学等领域，成为保障粮食安全、动物健康与生态可持续的重要技术手段。

华中农业大学张红霞副教授，武汉大学医学研究院段钧译博士、陈秋冰博士后和雷薪霖博士后为本研究共同第一作者。武汉大学殷昊教授为通讯作者。武汉大学张逸舟、段敏、陈迪迪、王国权及华中农业大学刘喜、吴林阳等同学为本研究作出重要贡献。本研究还得到武汉大学张楹教授的大力支持。

【英文摘要】

Genome editing has traditionally been regarded as permanent genomic alterations. While this durability underpins lasting therapeutic benefit, it also raises safety concerns due to the risk of potentially irreversible adverse effects. Here, we demonstrate the feasibility of reversible genome editing in vitro and in vivo using diverse platforms, including CRISPR-Cas9, base editors (BEs), and prime editors (PEs). Specifically, we show that a cytosine base editor (CBE) can restore normal splicing by reversing adenine base editor (ABE)-induced intron retention, and that PE can correct frameshift mutations generated by Cas9 or PE in animals. These genomic restorations led to sustained recovery of protein expression in vivo. Furthermore, we achieved reversible editing of clinically relevant human genes, including ANGPTL3, SERPINA1, TTR, and PCSK9, through targeted correction of diverse mutation types, providing an “antidote” to the genome editing events. Together, these findings establish a framework for reversible genome editing as a generalizable strategy to enhance the safety, flexibility, and therapeutic scope of genome editing.

论文链接：https://www.vita-journal.com/vita/EN/10.15302/vita.2026.09.0074