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基因编辑疗法是“神药”吗?—从亨廷顿舞蹈症看罕见病研究与治疗的“突围之路”

首页 » 研究 » 组学 2018-07-24 风信子关爱亨廷顿舞蹈症 赞(4)
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导读
我们希望通过对亨廷顿舞蹈症的多维观察,深化大家对于罕见病的认知,了解罕见病研究与治疗的前沿动态。本期我们继续介绍这一罕见病在医疗层面的突破——CRISPR/Cas9基因编辑疗法。

有关亨廷顿舞蹈症的系列观察,本周来到最后一期。此前的《从亨廷顿舞蹈症看罕见病研究与治疗的“突围之路”》,我们讲述了一位与此为伴的外国病友故事,并谈到了科研工作者在探究此疾病时遇到的“迷之困惑”,介绍了反义寡核苷酸(ASOs)疗法。

我们希望通过对亨廷顿舞蹈症的多维观察,深化大家对于罕见病的认知,了解罕见病研究与治疗的前沿动态。本期我们继续介绍这一罕见病在医疗层面的突破——CRISPR/Cas9基因编辑疗法。

CRISPR/Cas9基因编辑疗法

Beverly Davidson和AlexMonteys利用基因编辑技术来阻断突变的亨廷顿基因



基因治疗模型

像大多数神经系统疾病一样,在药物开发人员看来,亨廷顿舞蹈症是一个令人望而生畏的存在。但它也有其独特之处,即它是良好的基因治疗模型。亨廷顿舞蹈症是由一种编码亨廷顿蛋白的基因突变所致,突变基因得到了很好的分析鉴定。

Beverly Davidson,宾夕法尼亚州费城儿童医院的神经退行性疾病专家。几十年来,她一直在努力应对神经退行性疾病的残酷现实,不断尝试把激进的、潜在的变革性技术转变为临床应用。在介入CRISPR之前,Davidson和她的同事们在亨廷顿舞蹈症动物模型上研究RNA干扰(RNAi)技术,并取得了一些成功;但当她听说了基因组编辑技术CRISPR时,她立刻就产生了兴趣。

CRISPR/Cas9靶向剪切DNA的能力是在细菌中进化而来的。该系统使用一种称为引导RNA的短序列RNA,它可以与互补的DNA序列配对。研究人员已经掌握了通过设计合适的引导RNA来瞄准几乎所有的基因组序列。Cas9是一种核酸酶,将引导RNA与Cas9结合在一起,这样就可以在特定的位点上切断DNA序列。因为细胞的DNA修复机制并不精确,修复断裂的DNA通常会产生插入或缺失突变,从而使特定基因失去活性。

相比RNAi疗法、反义寡核苷酸疗法需要长期、重复治疗的困境,CRISPR可以通过单次治疗获得长期的临床收益。在过去的五年中,几组研究人员已经独立地证明,基因编辑可以准确地消除突变的亨廷顿基因,从而阻止有毒蛋白质的产生,这些缺陷蛋白会在中枢神经细胞中形成团块堆积。

面临障碍

研究者们面临的第一个问题是,是否要彻底消除编码亨廷顿蛋白的基因,或者仅仅选择性地瞄准那些重复的突变序列。目前亨廷顿蛋白的功能还并不清楚,在亨廷顿舞蹈症的小鼠模型中,有研究证实亨廷顿蛋白对胚胎发育至关重要,亨廷顿蛋白缺失会导致胚胎流产;但也有研究表明,亨廷顿蛋白缺失对成年小鼠无明显影响。

另一个问题是基因编辑“脱靶效应”,在这种情况下,靶基因以外的基因会在无意中被修改——这可能会带来灾难性的后果。将CRISPR注入大脑通常依赖于病毒载体,这可能导致Cas9大量合成。随着时间的推移,这种酶可能对健康的神经元造成无法弥补的基因损伤。一种可能的解决方案是使用合成纳米粒子来一次性传递Cas9和引导RNA,不过这项工作还处于早期阶段。

CRISPR基因编辑能否改变疾病的进程,是很难通过小鼠实验来证明的。小鼠一到两年的寿命不足以精确地描绘出一种通常在几十年内出现的退化性疾病。与大型哺乳动物相比,啮齿动物的大脑功能和组织结构也有根本的不同。有研究团队已经开发出了一种很有前途的猪模型,这种模型反映了神经退化以及在患者身上观察到的运动和行为缺陷,这比迄今为止的任何小鼠模型都要准确。

由于大脑的生物复杂性、难以接触性和功能不可替代性,这对CRISPR基因编辑来说是一项艰难的挑战。即便如此,Davidson仍很乐观。她正在马萨诸塞州剑桥市与IntelliaTherapeutics公司合作,旨在破解将研究推向临床的障碍。Davidson说:“我认为这不是一件特别遥远的事,随着给药技术的进步,估计五年内就可以进行临床试验。”

总的来说,神经系统疾病的潜在疗法在临床试验中有着长期失败的历史。因此,CRISPR的早期采用者正试图获得更明确的证据,证明其临床价值,同时解决其安全性、有效性和给药途径等相关的棘手问题。(转化医学网360zhyx.com)

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