科學(xué)醫(yī)療：肌肉萎縮癥的基因療法

圖片來源：Pixabay
研究人員用基因療法治療患有假肥大型肌營養(yǎng)不良癥的狗。也許有一天，這種療法也能應(yīng)用于人類身上。
假肥大型肌營養(yǎng)不良癥是一種危及生命的肌肉萎縮癥，這是最常見的一種肌肉萎縮癥，主要發(fā)生在男性身上，每3500名男孩中就有1名會(huì)患有這種疾病，他們的肌肉在童年時(shí)期就會(huì)開始萎縮。這種疾病通常會(huì)導(dǎo)致患者在青少年時(shí)期就不得不依靠輪椅生活，并且常因心臟或呼吸衰竭而早亡。目前還沒有治愈這種疾病的方法，但最近一項(xiàng)在狗身上進(jìn)行的試驗(yàn)給我們帶來了希望。


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這種疾病是由于患者出現(xiàn)基因突變，導(dǎo)致肌肉細(xì)胞無法產(chǎn)生足夠的抗肌萎縮蛋白（dystrophin）而引發(fā)的，抗肌萎縮蛋白可以保護(hù)肌肉在受到牽拉時(shí)不被損壞，也不會(huì)隨著年齡的增長而流失。在最近的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家利用CRISPR/Cas9基因編輯工具提高了4條患有假肥大型肌營養(yǎng)不良癥的狗的肌肉蛋白水平。在狗身上取得的這一進(jìn)展，可能有助于推進(jìn)人體臨床試驗(yàn)。
由美國得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，用患有假肥大型肌營養(yǎng)不良癥的小獵犬進(jìn)行了此項(xiàng)試驗(yàn)?？茖W(xué)家對(duì)這些狗的肌肉細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，以敲除限制這種蛋白生成的關(guān)鍵障礙——一段有問題的編碼蛋白的DNA片段，患有此病的犬科動(dòng)物和人類都擁有這個(gè)基因片段。此后約兩個(gè)月內(nèi)，這些狗體內(nèi)產(chǎn)生了更多的抗肌萎縮蛋白，骨骼肌中的抗肌萎縮蛋白達(dá)到了正常值的90%，具體數(shù)字根據(jù)肌肉類型和所用劑量而有所不同（其中有些狗體內(nèi)的抗肌萎縮蛋白產(chǎn)量明顯偏低）。治療的關(guān)鍵目標(biāo)——心肌中的此類蛋白含量達(dá)到了正常值的92%。相關(guān)研究已發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志上。研究人員稱，他們?cè)诨蚪M的其他區(qū)域并沒發(fā)現(xiàn)有所改變（也就是沒有基因脫靶問題），這是基因編輯領(lǐng)域普遍關(guān)注的問題，也沒有證據(jù)表明這項(xiàng)技術(shù)會(huì)使實(shí)驗(yàn)狗患病。


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為了對(duì)狗的肌肉細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的分子生物學(xué)家、這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人埃里克·奧爾森（Eric Olson）及同事使用了基因工程病毒作為輸送裝置。研究人員敲去病毒自身的一部分DNA，為裝載基因編輯工具騰出空間。一些病毒攜帶了Cas9酶，它負(fù)責(zé)像分子“剪刀”一樣，將阻礙肌肉細(xì)胞中抗肌萎縮蛋白生成的DNA序列剪斷。另一些病毒則攜帶了引導(dǎo)分子，負(fù)責(zé)幫助Cas9識(shí)別應(yīng)該在何處進(jìn)行剪切。
奧爾森的團(tuán)隊(duì)之前已經(jīng)證明，CRISPR可用于治療嚙齒類動(dòng)物和實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人體細(xì)胞的假肥大型肌營養(yǎng)不良癥。新研究是這項(xiàng)技術(shù)在大型哺乳動(dòng)物中取得的首次成功。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家只測(cè)量了蛋白水平的恢復(fù)，并未探索這種干預(yù)是否改變了狗的行為及日常生活。
為假肥大型肌營養(yǎng)不良癥患者注射一次攜帶有CRISPR基因編輯工具的病毒，效果究竟能持續(xù)多久還未可知。奧爾森及同事希望，單次劑量就能維持足夠久的療效，但在得出這一結(jié)論前，他們還需要更進(jìn)一步的研究。美國西北大學(xué)遺傳醫(yī)學(xué)中心的遺傳學(xué)家及心臟病專家伊麗莎白·麥克納利（Elizabeth McNally）表示，如果患者需要在較長時(shí)間里進(jìn)行多次治療，他們可能無法使用相同的病毒載體，“患者體內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生抗體，所以在病毒傳送裝置方面會(huì)存在很多問題”。麥克納利沒有參與這項(xiàng)研究，不過他是奧爾森創(chuàng)辦的公司的科學(xué)顧問，這家公司的目的就是要把這項(xiàng)技術(shù)推向商業(yè)化。
目前，由Sarepta Therapeutics公司制造的一種需要持續(xù)注射的藥物，是美國市場(chǎng)獲批的針對(duì)假肥大型肌營養(yǎng)不良癥的唯一治療方法，可以將抗肌萎縮蛋白水平提升不到1%。與奧爾森的方法不同，這種目前在臨床上并沒有什么效果的療法主要作用于RNA（DNA最終轉(zhuǎn)錄成的分子），并未改變異常的DNA序列。
哈佛大學(xué)干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)教授、假肥大型肌營養(yǎng)不良癥研究人員艾米·韋戈斯（Amy Wagers，未參與上述任何一項(xiàng)研究）認(rèn)為，這兩種方法都可能有助于提高抗肌萎縮蛋白的水平?！斑@項(xiàng)研究能從小鼠擴(kuò)展到大型動(dòng)物模型上，非常令人興奮，”韋戈斯說，但她隨后又補(bǔ)充道，“正如論文作者意識(shí)到的那樣，這只是一項(xiàng)初步研究，只研究了少量動(dòng)物和短期效果”。
Sarepta Therapeutics公司獲批的技術(shù)和奧爾森尚在實(shí)驗(yàn)期的技術(shù)，針對(duì)的都是同一種假肥大型肌營養(yǎng)不良癥患者，即攜帶抗肌萎縮蛋白基因突變的患者，此類患者約占病患總數(shù)的13%，在美國至少有1000名。“我們需要在狗身上做長期安全性測(cè)試和有效性研究，”奧爾森說，“如果沒有問題的話，幾年后我們就可以準(zhǔn)備在人體內(nèi)測(cè)試這種技術(shù)了。”
撰文：迪納·法恩·馬龍（Dina Fine Maron）
翻譯：馬曉彤
文章來源：環(huán)球科學(xué)


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