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名會患有這種疾病,他們的肌肉在童年時期就會開始萎縮。這種疾病通常會導(dǎo)致患者在青少年時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,但最近一項在狗身上進(jìn)行的試驗給我們帶來了希望。
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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)肌肉在受到牽拉時不被損壞,也不會隨著年齡的增長而流失。在最近的一項研究中,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。
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,用患有假肥大型肌營養(yǎng)不良癥的小獵犬進(jìn)行了此項試驗??茖W(xué)家對這些狗的肌肉細(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,患有此病的犬科動物和人類都擁有這個基因片段。此后約兩個月內(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,他們在基因組的其他區(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)表明這項技術(shù)會使實驗狗患病。
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為了對狗的肌肉細(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識別應(yīng)該在何處進(jìn)行剪切。
奧爾森的團(tuán)隊之前已經(jīng)證明,CRISPR可用于治療嚙齒類動物和實驗室培養(yǎng)的人體細(xì)胞的假肥大型肌營養(yǎng)不良癥。新研究是這項技術(shù)在大型哺乳動物中取得的首次成功。在這項研究中,科學(xué)家只測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)可能會產(chǎn)生抗體,所以在病毒傳送裝置方面會存在很多問題”。麥克納利沒有參與這項研究,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,是美國市場獲批的針對假肥大型肌營養(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。“這項研究能從小鼠擴(kuò)展到大型動物模型上,非常令人興奮,”韋戈斯說,但她隨后又補充道,“正如論文作者意識到的那樣,這只是一項初步研究,只研究了少量動物和短期效果”。
Sarepta Therapeutics公司獲批的技術(shù)和奧爾森尚在實驗期的技術(shù),針對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)測試這種技術(shù)了?!?br>
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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