根據(jù)8月30日發(fā)表在雜志上的一項研究,,來自美國西南大學的科學家首次利用CRISPR-Cas9基因編輯技術,,成功地提高了4只患有杜氏肌營養(yǎng)不良癥(DMD)的狗的肌肉蛋白水平,。這一研究進展有望加速類似的臨床試驗,以治療這種致命的肌肉萎縮疾病,。
DMD是一種主要發(fā)生在男孩中的罕見遺傳疾病,約每3500-5000名男孩中就有一人患DMD,,通?;颊叩募∪鈴膬和瘯r期就開始逐漸衰弱,往往青少年時期就不得不坐在輪椅上甚至戴上呼吸器,,但最終仍會因為心臟或膈肌的衰竭而在30歲左右時就過早死亡,。
DMD由基因突變導致患者的肌肉細胞很少或幾乎無法產(chǎn)生抗肌萎縮蛋白(dystrophin,Dys)引起,,而Dys可以幫助肌肉吸收沖擊并保護它們免受損害,,對肌肉的正常功能發(fā)揮至關重要。盡管科學家早在幾十年前就已經(jīng)知道了DMD的發(fā)病原因,,但一直沒有研發(fā)出有效的治療方法,。如果使用CRISPR-Cas9這一方法在人類試驗中證明有效,或許能從根本上改變DMD患者的疾病情況,。
西南大學的研究團隊對DMD幼犬的肌肉細胞進行了基因編輯,,以消除蛋白質(zhì)產(chǎn)生的關鍵障礙--在狗和人類患者身上都存在的一小段蛋白質(zhì)編碼DNA。為了將這種基因編輯技術植入狗的肌肉中,,西南大學分子生物學家,、研究資深作者Eric Olson博士及其同事將一種無害的病毒--腺相關病毒(AAV)設計為載體,并剝離出部分病毒自身的DNA,,為基因編輯組分騰出空間,。一些病毒攜帶Cas9分子“剪刀”,用來切斷阻礙肌肉細胞中Dys產(chǎn)生的DNA序列,,另外一些病毒則攜帶引導分子以幫助Cas9確定出所需切割的位點,。
在干預后的大約兩個月內(nèi),狗全身的肌肉組織中產(chǎn)生了更多的Dys,,根據(jù)肌肉類型和劑量的不同,,與骨骼相連的肌肉中Dys水平上升至正常水平的3%至90%,在治療的關鍵目標--心肌中,,其水平上升至92%,,而在隔膜中這一水平也上升至58%,,而通常在DMD人群中,Dys幾乎是不存在的,。這項研究證明CRISPR可用于在實驗室中治療嚙齒類動物和人體細胞中的DMD,,這是首次在大型哺乳動物中獲得成功。
在這項研究中,,該團隊專注于測量蛋白質(zhì)水平的恢復,, 還沒有探究這種干預對狗的行為和日常生活的影響。研究人員表示目前還沒有發(fā)現(xiàn)基因組的其他區(qū)域出現(xiàn)任何意外變化(基因編輯技術通常讓人擔憂的問題),,不過也沒有證據(jù)表明這項技術讓會使狗生病,。
CRISPR基因編輯一次輸注能在DMD患者中持續(xù)多長時間尚不清楚,Olson和他的同事們希望這種干預措施可以只需要一次就足夠耐用,,但他們還需要更進一步的研究來獲得更清晰的思路,。 西北大學遺傳醫(yī)學中心遺傳學心臟病學專家Elizabeth McNally表示,如果一段時間內(nèi)需要進行多次的治療,,患者可能無法使用同一種病毒載體,。 “人體可能會產(chǎn)生相應的中和抗體,因此關于采用病毒傳遞還有許多問題需要研究,?!?/p>
目前唯一批準用于美國市場的DMD治療方法--一種需要持續(xù)輸注的藥物,Exondys51(eteplirsen)——可以幫助Dys水平適度上升,,于2016年9月獲批,,不過該藥的療效較為模糊,并且遭到了FDA專家委員會的明確拒絕,,但最終卻出乎意料地獲得了FDA批準,。這種方法與Olson的不同之處在于,它作用于RNA而不能改變異常的DNA序列,,因此需要不斷重新引入以確保健康的Dys的產(chǎn)生,。該療法的生產(chǎn)公司--Sarepta Therapeutics尚未對這項新研究發(fā)表觀點。
DMD研究員,、哈佛大學干細胞生物學和再生醫(yī)學教授Amy Wagers(沒有參與兩種療法的研究)表示,,這兩種治療方法都有潛力用于促進Dys的分泌?!把芯吭诖笮筒溉閯游镏蝎@得成功是非常令人興奮的,但作者也非常恰當?shù)刂赋隽?,這是對少數(shù)動物進行的一項初步研究,,隨訪時間尚短?!?/p>
該研究第一作者,、Olson實驗室分子生物學助理講師Leonela Amoasii博士說道,,“在臨床應用之前,我們還有很多工作要做,?!痹搶嶒炇蚁乱徊接媱澾M行更長期的研究,以衡量Dys水平是否能保持穩(wěn)定,,并確?;蚓庉嫴粫a(chǎn)生副作用。