當(dāng)杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良遇上魔剪，也許就有救了
基因編輯技術(shù)能修復(fù)狗的杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥，未來(lái)它會(huì)應(yīng)用于人身上嗎，圖片來(lái)自big think
撰文 | 何東明
責(zé)編 | 葉水送
● ● ●
CRISPR不愧為基因編輯中的超級(jí)魔剪。
繼在小鼠和人細(xì)胞方面的實(shí)驗(yàn)成功后，現(xiàn)在科學(xué)家又在修復(fù)杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥（Duchenne muscular dystrophy，DMD）關(guān)鍵致病基因——抗肌萎縮蛋白基因（dystrophin）方面取得重大突破，這也是首次在大型哺乳動(dòng)物——模型狗的身上獲得成功。相關(guān)研究發(fā)表在Science雜志上。
杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥是一種可怕的高致死性疾病，患者表現(xiàn)出全身肌肉的退行性變性與萎縮，目前尚無(wú)有效治療方法。該病為X染色體連鎖的隱性遺傳，因此男性患病風(fēng)險(xiǎn)要顯著高于女性。據(jù)估計(jì)，目前全世界有30萬(wàn)男性受到此惡病影響。
通過(guò)魔剪對(duì)基因進(jìn)行單堿基切割編輯來(lái)以毒攻毒，使心肌組織該蛋白的表達(dá)可回復(fù)到正常水平92%，用于呼吸的膈肌也達(dá)到58%。Science雜志配發(fā)新聞稱，這為通過(guò)基因操作來(lái)預(yù)防和治療杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥這一可怕的高致死病給出了希望。
左側(cè)為患有杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥狗，缺乏抗肌萎縮蛋白，右側(cè)為編輯后的DMD狗抗肌萎縮蛋白表達(dá)水平得到部分恢復(fù)
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的是德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的Olson教授，他的團(tuán)隊(duì)此前已經(jīng)使用基因編輯在小鼠身上修復(fù)該病關(guān)鍵致病基因方面取得了重要突破。他們這次的采用的方法也是CRISPR-Cas9基因編輯方法，通過(guò)安全性較高的重組型腺病毒導(dǎo)入重組Cas9、sg-RNA基因，在全身注射的實(shí)驗(yàn)組中發(fā)現(xiàn)效果最好。
肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白基因多達(dá)79個(gè)外顯子，有著多個(gè)突變位點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生無(wú)功能的蛋白。通過(guò)靶向51號(hào)外顯子上的剪切位點(diǎn)進(jìn)行單堿基切割，使得細(xì)胞在進(jìn)行修復(fù)時(shí)引入了突變，加工時(shí)跳過(guò)51號(hào)生成縮短的有功能性閱讀框的產(chǎn)物。蛋白表達(dá)水平與免疫組化分析也發(fā)現(xiàn)，抗肌萎縮蛋白表達(dá)水平顯著提高，一個(gè)重要分子抗肌萎縮相關(guān)糖蛋白復(fù)合物的beta亞基也發(fā)現(xiàn)有顯著的表達(dá)。
加州大學(xué)教授詹妮弗·杜德納在接受Science采訪時(shí)，給出了很高的評(píng)價(jià)“這實(shí)際上表明了該領(lǐng)域的發(fā)展方向，將有基因編輯功能的分子輸送到需要它們的組織并實(shí)現(xiàn)治療效果。顯然現(xiàn)在我們還沒(méi)有，但這就是（未來(lái)的）夢(mèng)想?！?/p>
雖然美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)了一個(gè)類似跳過(guò)外顯子的名為eteplirsen的藥物，但治療一年后療效只有0.22%-0.32%惹起很大爭(zhēng)議，所以可以預(yù)見的是，還有很長(zhǎng)的路要走。
參考文獻(xiàn)：
1. Gene editing restores dystrophin expression in a canine model of Duchenne muscular dystrophy, L. Amoasii et al., Science 10.1126/aau1549 (2018).
2. CRISPR halts Duchenne muscular dystrophy progression in dogs,UT SOUTHWESTERN MEDICAL CENTER.,EurekAlert!,
3. In dogs, CRISPR fixes a muscular dystrophy，Jon Cohen， Science 361 (6405), 835.
由于肌肉細(xì)胞不斷在更新著，因此必須要靶向肌肉干細(xì)胞，才能免于長(zhǎng)時(shí)間要注射藥物，也需要長(zhǎng)時(shí)間的研究來(lái)檢驗(yàn)其致癌風(fēng)險(xiǎn)。即使這些都解決了，但這次方法也只適用于該特異突變位點(diǎn)的患病男性在早期的治療，還需開發(fā)針對(duì)其他突變的治療方法。