Allele-Specific Suppression of Variant MHC With High-Precision RNA Nuclease CRISPR-Cas13d Prevents Hypertrophic Cardiomyopathy

医学 肥厚性心肌病 核酸酶 清脆的 等位基因 主要组织相容性复合体 心肌病 核糖核酸 遗传学 计算生物学 心脏病学 DNA 免疫学 基因 心力衰竭 免疫系统 生物
作者
Ping Yang,Yingmei Lou,Zilong Geng,Zhizhao Guo,Shuo Wu,Yige Li,Kaiyuan Song,Ting Shi,Shasha Zhang,Junhao Xiong,Alex F. Chen,Dali Li,William T. Pu,Lin‐Tai Da,Yan Zhang,Kun Sun,Bing Zhang
出处
期刊:Circulation [Ovid Technologies (Wolters Kluwer)]
卷期号:150 (4): 283-298 被引量:2
标识
DOI:10.1161/circulationaha.123.067890
摘要

BACKGROUND: Familial hypertrophic cardiomyopathy has severe clinical complications of heart failure, arrhythmia, and sudden cardiac death. Heterozygous single nucleotide variants (SNVs) of sarcomere genes such as MYH7 are the leading cause of this type of disease. CRISPR-Cas13 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats and their associated protein 13) is an emerging gene therapy approach for treating genetic disorders, but its therapeutic potential in genetic cardiomyopathy remains unexplored. METHODS: We developed a sensitive allelic point mutation reporter system to screen the mutagenic variants of Cas13d. On the basis of Cas13d homology structure, we rationally designed a series of Cas13d variants and obtained a high-precision Cas13d variant (hpCas13d) that specifically cleaves the MYH7 variant RNAs containing 1 allelic SNV. We validated the high precision and low collateral cleavage activity of hpCas13d through various in vitro assays. We generated 2 HCM mouse models bearing distinct MYH7 SNVs and used adenovirus-associated virus serotype 9 to deliver hpCas13d specifically to the cardiomyocytes. We performed a large-scale library screening to assess the potency of hpCas13d in resolving 45 human MYH7 allelic pathogenic SNVs. RESULTS: Wild-type Cas13d cannot distinguish and specifically cleave the heterozygous MYH7 allele with SNV. hpCas13d, with 3 amino acid substitutions, had minimized collateral RNase activity and was able to resolve various human MYH7 pathological sequence variations that cause hypertrophic cardiomyopathy. In vivo application of hpCas13d to 2 hypertrophic cardiomyopathy models caused by distinct human MYH7 analogous sequence variations specifically suppressed the altered allele and prevented cardiac hypertrophy. CONCLUSIONS: Our study unveils the great potential of CRISPR-Cas nucleases with high precision in treating inheritable cardiomyopathy and opens a new avenue for therapeutic management of inherited cardiac diseases.
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