肌肉萎缩症dmd 基因编辑技术有望治愈肌肉萎缩症

2018-05-14 - 肌肉萎缩症

  3个研究团队于2015年12月31日在美国《科学》杂志上报告说,他们使用CRISPR剪掉了罹患杜氏肌营养不良症(DMD)的小鼠的一部分缺陷基因,从而使得这些啮齿动物能够制造一种必不可少的肌肉蛋白。该方法是CRISPR第一次被成功用于治疗一种成年动物的遗传病。

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 DMD由抗肌萎缩蛋白缺乏或功能受损而引起。抗肌萎缩蛋白是肌肉的重要组成部分,其基因含79个被称为外显子的蛋白编码区域,任何一个外显子突变都可能导致抗肌萎缩蛋白出现问题。DMD只影响男孩,大约每3500名新生男婴中就有1人罹患该症,患者通常只能活到30多岁。

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  迄今为止,研究人员还没有找到一种能够有效治疗这种疾病的方法。它已被证明很难提供足够的肌肉干细胞进入正确的组织以防止这种疾病的发生。传统的基因疗法——使用一个病毒携带好版本的受损基因进入细胞——不能取代完整的抗肌萎缩蛋白基因,这是因为后者太大了。

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一些基因治疗专家希望给DMD患者提供一个“微”抗肌萎缩蛋白基因,从而带来一个短小但工作的蛋白,进而降低疾病的严重性。一些公司已经开发出了化合物,能够让细胞的DNA阅读机制绕过抗肌萎缩蛋白基因的一个有缺陷的外显子,从而产生一个短小但功能性的关键蛋白。

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但这些所谓的外显子跳跃药物并没有说服监管机构,因为它们有副作用,并且只能在临床试验中轻微地改善肌肉性能。

  如今,CRISPR进入了人们的视野。这项被《科学》杂志评为2015年年度突破的技术依赖于一个单链RNA引导一种名为Cas9的酶在基因组中精确定位,进而剪断DNA。细胞随后会通过再连接一个受损的断链,或者利用一个提供的DNA模板创造一个新序列来修复这一缺口。

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科学家已经利用CRISPR技术修正了采集自动物或人体的细胞中的某些遗传病,并在成年小鼠中成功治疗了肝病。2014年,研究人员发现这种技术还能够修复小鼠胚胎中有缺陷的抗肌萎缩蛋白基因。

  但利用CRISPR治疗已经患有DMD的病人似乎是不切实际的,因为成年人的成熟肌肉细胞通常是不分裂的,因此不具备开启添加或纠正基因过程所必需的DNA修复机制。但是CRISPR能够被用来剪断一个有缺陷的外显子,从而使细胞的基因阅读机制能够制造一个缩短版本的抗肌萎缩蛋白,这类似于外显子跳跃和微基因方法。

  在第一项研究中,北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学生物医学工程师Charles Gersbach等人用CRISPR删除出现突变的外显子23,并引发机体自动“缝合”剩下的蛋白编码区域,制造出缩短但仍能发挥作用的新版本抗肌萎缩蛋白。

  他们首先利用不致病的腺病毒做载体,将基因编辑系统输送到成年小鼠的腿部肌肉细胞内,结果显示,其腿部的抗肌萎缩蛋白水平得到一定程度的恢复,肌肉力量增加。他们又将基因编辑系统注射入小鼠的血液,这次小鼠全身肌肉得到改善,尤其是与心脏有关的肌肉,而心肌衰竭是DMD患者死亡的主要直接原因之一。

  另外两项研究中,得克萨斯大学的Chengzu Long等人和哈佛大学的Amy Wagers等人同样通过腺病毒与基因编辑技术的组合,治疗罹患DMD的小鼠,并发现小鼠肌肉功能有着类似的改善。

  Gersbach评价说:“尽管还要做大量工作去把这个方法转化成人类疗法并验证其安全性,但我们第一批试验结果令人激动。”

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