撰文 | 王聪
编辑 | 王多鱼
排版 | 水成文
在拓展CRISPR 基因编辑的应用范围方面，刘如谦（David Liu）是成就最突出的科学家之一。
2016 年，刘如谦团队开发了碱基编辑（Base Editing）技术，首次实现了对细胞基因组中的单个碱基进行可靠、可预测的编辑，而且无需 DNA 双链断裂。2019 年，刘如谦团队开发了先导编辑（Prime Editing）技术，同样无需DNA双链断裂，不依赖 DNA 模板即可有效实现所有 12 种单碱基的自由转换，而且还能有效实现大片段 DNA 的精准插入与删除。基于这些研究创立的基因编辑公司Beam Therapeutis和Prime Medicine均已上市。
2021 年，刘如谦创立了表观遗传编辑公司Chroma Medicine，开发基于CRISPR的表观遗传编辑技术，并将其应用于疾病治疗，该公司目前已完成2.6 亿美元融资。
2025 年 2 月 10 日，Chroma Medicine的研发团队在国际顶尖医学期刊Nature Medicine上发表了题为：A potent epigenetic editor targeting human PCSK9 for durable reduction of low-density lipoprotein cholesterol levels 的研究论文。
该研究开发了一种靶向人类PCSK9基因的表观遗传编辑器（Epigenetic Editor，EE），能够持久且可逆地抑制 PCSK9 基因的表达，从而持久降低低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平。在非人灵长类动物模型中，单次给药可有效且持久地将循环 PCSK9 蛋白水平降低约 90%，同时将 LDL-C 水平降低约 70%，且具有良好的安全性。
这些结果证明了表观遗传编辑的治疗潜力，支持开发基于表观遗传编辑器的表观遗传编辑疗法，为高胆固醇血症等心血管疾病提供“ 一次给药、长期有效 ”治疗新手段。
PCSK9是一种与胆固醇代谢密切相关的蛋白质。PCSK9 通过与低密度脂蛋白受体（LDLR）结合，促进 LDLR 的降解，从而导致血液中低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C，即所谓的坏胆固醇）水平升高，而抑制 PCSK9 的表达可以有效降低 LDL-C 水平，从而减少心血管疾病的风险。目前，已有一些 PCSK9 抑制剂（例如单克隆抗体和 siRNA 疗法）被批准用于临床，但这些方法需要长期频繁给药。
表观遗传编辑是一种通过改变基因的表观遗传状态（例如DNA甲基化）来调控基因表达水平（激活基因表达或沉默基因表达）的技术，而无需改变 DNA 序列本身。这种方法具有持久性和可逆性的优势，且避免了传统基因编辑技术可能带来的基因毒性风险。
DNA 的甲基化影响基因表达
目前，Chroma Medicine尚未公布其研发管线，从已公开的信息来看，其研发内容包括利用表观遗传编辑 PCSK9，治疗慢性乙型肝炎、朊病毒病，以及开发基于多重表观遗传编辑的 CAR-T 细胞疗法等。
Chroma Medicine的表观遗传编辑平台具有持久沉默、激活多重基因的能力，与在基因组中插入或删除基因相比，表观基因编辑对脱靶性的担忧更少，这对于安全性和监管要求来说，是一个明显优势。
Chroma Medicine的表观遗传编辑的模块化平台
在这项最新研究中，研究团队设计了一种表观遗传编辑器（Epigenetic Editor，EE），该编辑器由 DNA 甲基转移酶（DNMT3A 和 DNMT3L）、KRAB 转录抑制域和失活的 Cas9（dCas9）组成，能够特异性地靶向 PCSK9 基因的启动子区域并诱导其 DNA 甲基化。通过诱导 PCSK9 基因的启动子区域的 DNA 甲基化，从而持久地抑制其表达。
研究团队首先在 HeLa 细胞和原代人肝细胞中进行了验证，结果显示，该表观遗传编辑器（EE）能够显著降低 PCSK9 表达水平，且效果持久。通过脂质纳米颗粒（LNP）递送该编辑器的 mRNA 和 gRNA，能够在原代人肝细胞中实现对 PCSK9 的持久抑制。
接下来，研究团队在表达人类 PCSK9 基因的转基因小鼠中进行了体内实验验证，结果显示，单次注射 LNP 封装的 EE mRNA 和 gRNA，能够将 PCSK9 的表达水平降低超过98%，且效果持续至少 1 年。即使在部分肝脏切除诱导的肝脏再生过程中，PCSK9 的抑制效果仍然保持。
此外，为了评估表观遗传编辑器（EE）对 PCSK9 基因的编辑是否可逆转，研究团队设计了一种表观遗传激活器——dCas-Tet，能够去除 PCSK9 基因启动子区域的甲基化标记，从而恢复其表达。实验结果显示，在 PCSK9 已被持久抑制的小鼠中，单次注射 dCas-Tet 能够迅速恢复 PCSK9 的表达。
最后，研究团队在非人灵长类动物中进行了验证，在食蟹猴中，单次注射 LNP 封装的 EE mRNA和gRNA，能够将PCSK9 蛋白水平降低约 90%，并伴随低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平降低约70%。效果持续至少3个月，且未观察到明显副作用。
该研究开发的表观遗传编辑器（EE）具有以下几点优势：
1、持久性，与传统的 PCSK9 抑制剂（小分子、单克隆抗体、siRNA）相比，表观遗传编辑技术能够实现一次给药、长期有效，减少了患者的给药频率和治疗负担。
2、可逆性，表观遗传编辑的可逆性为治疗提供了更大的灵活性。如果患者需要恢复 PCSK9 的表达，可以通过注射表观遗传激活器来实现。
3、安全性，与传统的基因编辑技术（例如CRISPR-Cas9）相比，表观遗传编辑不引入 DNA 双链断裂，甚至不改变 DNA 序列，避免了潜在的基因毒性风险。
总的来说，这项研究揭示了表观遗传编辑技术在调控基因表达方面的巨大潜力，特别是在治疗高胆固醇血症等慢性疾病中，通过持久、可逆地抑制 PCSK9 表达水平，表观遗传编辑技术有望成为一种“一劳永逸”的治疗方法，显著改善患者的生活质量。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41591-025-03508-x
