166個單基因自閉癥有了治療方向！中國科學家發明新技術——

VOL 3742

與單基因突變相關的自閉癥治療，有可能進入快車道。

2026年1月27日，國際頂級期刊《細胞》（Cell）雜志在線發表中國科學院深圳先進技術研究院路中華教授團隊的最新研究成果。

該團隊與北京大學第一醫院合作，開發了帶有易位連接的腺相關病毒（AAVLINK），使穩定、高效的大基因遞送成為可能。

腺相關病毒（AAV）是目前基因治療中最常見的基因遞送載體，但受限于其有限的包裝容量（極限容量約為 4.7kb 至 5.0kb），目前已知的自閉癥風險基因中，有 37.5% 的基因都大到無法用單個 AAV 運送。

路中華團隊開發的AAVLINK及其迭代版本AAVLINK2.0，利用一種叫作“ Cre/lox 介導的分子間 DNA 重組“技術，將大基因拆分為2-3段，用2-3個AAV同時運送到細胞內后重組，從而突破單個AAV容量不足的問題。

利用該技術，路中華團隊構建了一個涵蓋193 個與遺傳性疾病相關的大基因、五種基于 CRISPR 的基因工具的載體庫，其中166個是與自閉癥相關的基因，包括SHANK3、CHD8、SYNGAP1、SCN1A等。

其中，SHANK3（費蘭-麥克德米德綜合征）、 SCN1A（Dravet 綜合征）等已在試驗階段的基因療法，有可能因此縮短臨床應用的時間。

文 | 譚萬能

AAVLINK方案示意圖、迭代過程、動物實驗結果、198個基因庫和5個可遞送的基因編輯工具（圖源：doi.org/10.1016/j.cell.2025.12.039）

一個高效、穩定、安全的基因“快遞”系統的誕生

如果把基因治療中的基因遞送比作一次“送快遞”，那么腺相關病毒（AAV）無疑是目前生物醫藥界公認的金牌快遞員。它安全、不致病，還能長期駐留在細胞里工作。

但這位金牌快遞員有一個致命的弱點：它的“隨身行李箱”太小了。

AAV 是一種非常微小的病毒，它的衣殼空間決定了其裝載基因的極限容量約為 4.7kb 至 5.0kb。但許多重大的遺傳性疾病，其致病基因都遠遠超過這個荷載：

● 杜氏肌營養不良癥（DMD）：其所需的抗肌萎縮蛋白基因長達 14kb，是 AAV 容量的近 3 倍。

● Dravet 綜合征（嬰兒嚴重癲癇）：所需的 SCN1A 鈉通道基因達到 6kb。

● 自閉癥譜系障礙（ASD）：統計顯示，在 ASD 風險基因中，有 37.5% 的基因都大到無法用單個 AAV 運送。

為了把這些大基因遞送到目標細胞，科學家想了很多辦法，比如蛋白質反式剪接 （Intein）、RNA 反式剪接 （StitchR） 以及傳統 DNA 重組 （tsAAV）。

但這些方法在DNA拆分位點選擇的靈活性、復原的效率、產物的純凈度等方面，都或多或少的存在不足。

為克服這些缺陷，路中華團隊開發了一種名為AAVLINK（AAV 易位銜接）的新策略。

它借鑒了類似“宜家家具”的運輸哲學，將一個大基因拆分為兩個（雙載體）甚至三個（三載體）較小的片段，分別裝入不同的 AAV“快遞箱”中。

但這也帶來了一個新的技術挑戰：如何在細胞核這個微觀的“房間”里，把拆散的基因嚴絲合縫地拼回去？

AAVLINK 利用 Cre/lox 介導的分子間 DNA 重組技術，通過重組酶（Cre）去識別并操作特定的識別位點（loxP），從而實現對 DNA 片段的精準剪切、倒置或易位連接。

AAVLINK流程示意圖（圖源：http://aavlink.com/）

具體步驟如下：

1. 分頭入戶：攜帶不同基因片段的 AAV 同時感染同一個細胞。

2. 召喚焊工：載體中攜帶的Cre重組酶，像一個精準的焊接工，能識別 DNA 兩端的特定接口（lox位點），將兩段分離的 DNA 物理連接在一起。

3. 無痕精修：焊接完成后，DNA 上會留下一段多余的接口痕跡（人工內含子）。此時，細胞自帶的“剪接系統”會像裝修工一樣，把這段多余痕跡切除，最終在 mRNA 水平上復原出全長基因。

實驗數據顯示，這種 DNA 維度的重組效率極高。在修復自閉癥相關的 Shank3基因時，AAVLINK 的效率比現有的蛋白質拼接技術（Intein）高出了 36.6 倍。

為了防止Cre重組酶在完成基因重組后還駐留在細胞內，并錯誤地切割人體自身的基因組（偽位點效應），路中華團隊在驗證了AAVLINK方案的可行性、穩定性和準確性的基礎上，對它的安全性進行了升級。

AAVLINK的迭代過程（圖源：http://aavlink.com/）

在升級版的 AAVLINK 2.0 版本中，研發團隊為 Cre 設計了“任務完成即自毀”的三重保險：

●第一重：斷電（表達自終止）。基因重組一旦完成，Cre 的基因編碼區就會自動與供能元件（PolyA）斷開，使其無法繼續產生新的酶。

●第二重：靜音（超弱啟動子）。放棄強啟動子，改用超弱啟動子 SCP1。這就像讓安裝工“悄悄進村”，只產生剛好夠用的微量酶，絕不驚動免疫系統。

●第三重：銷毀（降解標簽）。這是最核心的改進。科學家給 Cre 貼上了一個“垃圾標簽”（UDeg3a）。細胞內的清潔工（蛋白酶體）一看到這個標簽，就會在 Cre 完成工作后迅速將其降解銷毀。

結果顯示，在 2.0 版本中，重組發生后 Cre 的殘留水平低于檢測限。

166個自閉癥基因的“拆裝”方案

為了驗證這一技術的可行性，路中華團隊針對兩種難治性遺傳病進行了動物實驗。

1. 費蘭-麥克德米德綜合征（PMS）

費蘭-麥克德米德綜合征（PMS）是一種嚴重的神經發育疾病，由 SHANK3 基因缺失引起（該基因長 5.4kb，超載）。

利用 AAVLINK 將其拆分遞送入小鼠腦部后，不僅恢復了關鍵蛋白的表達，小鼠的重復刻板行為（如不停理毛）也消失了，社交功能得到恢復。

SHANK3是最早有基因治療方案的自閉癥風險基因，其核心專利的持有者馮國平教授也是路中華留學杜克大學時的博士生導師。AAVLINK方案的面世，或將加速PMS基因療法的落地。

2. Dravet 綜合征

Dravet 綜合征是一種致死率極高的嬰兒期癲癇，致病基因 SCN1A 長達 6.0kb。在實驗中，未治療的患病小鼠生存率不足 50%。

而經過 AAVLINK 全身治療后，小鼠的生存率飆升至近 90%，神經元放電功能恢復正常。

包括上述兩個基因在內，路中華團隊從 SFARI Gene 數據庫（全球最權威的自閉癥基因數據庫）中篩選了166符合以下三個標準的基因，并構建了”運輸“和”拆裝“方案：

●單基因致病性：絕大多數單基因自閉癥是由功能缺失（Loss-of-Function, LoF）或單倍體不足（Haploinsufficiency）引起的 。這意味著只要這個特定基因的一個副本壞了，產生的蛋白質不夠用，就會導致疾病。

●大片段限制：編碼序列（CDS）長度超過 4 kb 。這類基因以往無法裝入單個 AAV（約 4.7 kb 上限），因此是基因治療的“處女地”。

●臨床適用性：適合通過“基因替代（Gene Replacement）”療法進行修復，即通過 AAVLINK 送入一個正常的基因副本 。

198個基因“拆裝”方案及效果驗證（圖源：doi.org/10.1016/j.cell.2025.12.039）

具體包括SFARI三個得分等級，即Score 1-3的基因。比如極高置信度（SFARI Score 1）里的：

●SHANK3：導致費蘭-麥克德米德綜合征（PMS）的核心基因。它是突觸后致密區的關鍵支架蛋白，其缺失是單基因自閉癥最典型的代表之一 。

●CHD8：一種染色質重塑因子。CHD8 突變被認為是自閉癥中最常見的單基因致病因素之一。

●SYNGAP1：編碼一種在突觸中調節神經元興奮性的酶，缺失會導致智力障礙和自閉癥 。

●SCN1A：導致Dravet 綜合征（嬰兒嚴重癲癇）的核心基因。

●SCN2A：編碼鈉通道蛋白。其功能缺失突變通常與自閉癥和發育遲緩相關 。

●RAI1：導致史密斯-馬吉利綜合征（Smith-Magenis Syndrome），患兒表現出明顯的自閉癥行為特征 。

●CACNA1C：與 Timothy 綜合征相關，該綜合征有極高比例的患兒被診斷為自閉癥 。

自閉癥基因治療的新時代來臨？

除了直接將大基因遞送到細胞內以外，AAVLINK也支持將基因編輯工具的直接遞送。例如高精度的堿基編輯器（BE）和先導編輯器（PE），它們的體積通常在 5kb 到 6.5kb 之間，以前的單個AAV也根本拉不動。

有的時候，為了能夠讓AAV將編輯器運到細胞中，研究人員還不得不針對編輯器進行專門設計。比如我們之前報道的仇子龍教授團隊針對MEF2C基因的基因編輯治療，就采用類似的方法。

AAVLINK 2.0 系統成功復原了大型堿基編輯器 ABE8e 和 YE1-BE4max 。

在針對高血脂癥靶點 Pcsk9 的實驗中，AAVLINK-ABE8e 在小鼠體內的 A-to-G 編輯率達到了驚人的 16%，并顯著降低了血液中的 PCSK9 蛋白水平。

同時，AAVLINK 的出現，也使得標準的 SpCas9 工具完整遞送成為可能。

通過雙載體拆分 SpCas9（切點于 c.2682），使得兩枚載體可以各自攜帶強大的啟動子和多條 sgRNA 。

實驗證明，重組后的 SpCas9 在小鼠肝臟中實現了對 Rosa26 位點的精準切割，成功率與質粒轉染水平相當 。

AAVLINK目前支持SpCas9, ABE8e, YE1-BE4max，dCas9-VPH和CRISPRoff這五個基因編輯工具的遞送，實現體內突變的修復。

目前，包括166個自閉癥基因在內的198個基因和5個基因編輯工具，均可在團隊構建的名為 AAVLINK Resource （http://aavlink.com/）的網站查詢具體“拆裝方案”，涵蓋自閉癥、肌肉萎縮癥、耳聾等多個領域。

需要提醒讀者的是，雖然該技術的出現可能加快自閉癥基因治療的步伐，也需要注意，單純因為功能缺失、拷貝數變異等原因導致的自閉癥，占自閉癥群體的總量并不多。

同時該方法目前也僅僅完成動物試驗，且試驗的多是神經特異性啟動子（雖然對自閉癥來說是好事），具體的方法，在靈長類生物或者人體內的協同轉導效率如何，能否穩定高效安全的實施，也有待檢驗。

遞送內容

類比

工作原理

目標

基因片段

（cDNA）

“加裝備件”

將一個正常的基因副本送入細胞，讓細胞根據這個副本生產缺失的蛋白質。

補償缺失或功能異常的基因。

基因編輯工具（CRISPR）

“現場手術”

遞送一套“手術器材”（如Casd9剪刀和sgRNA導航）直接對細胞內原有的錯誤DNA進行剪切、刪除或修正。

永久性地更改細胞自身的基因組。

基因治療的兩種方法

但該方法的出現，將載體技術與編輯工具這兩個過去經常被視為兩個獨立的研發方向，實現了有機結合，即以后的基因治療，不管是遞送基因片段，還是遞送編輯工具，在載體方面，會有一個穩定高效的選擇。

*本文經上海交通大學醫學院松江研究院資深研究員仇子龍審核發布。

參考資料：

1. https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.12.039

2. https://www.eurekalert.org/news-releases/1114326

3. http://aavlink.com/

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