研究人员克服CRISPR基因编辑治疗肌营养不良症的障碍 | 关注

罕见病信息网 2022-04-17

作为基因编辑技术，CRISPR是一种治疗遗传病的革命性方法。然而，这项工具尚未被有效用于治疗长期慢性疾病。密苏里大学医学院段东升博士带领的团队发现并克服了CRISPR基因编辑的一个障碍，可能为使用该技术进行持续治疗奠定基础。

CRISPR基因编辑源于机体对抵御病毒的天然防御能力。这项技术使得研究人员能够通过切除或替换基因组中的突变而改变DNA序列，有望治疗一系列遗传病。段博士和他密苏里大学、国立卫生研究院国家推动转化科学中心（National Center for Advancing Translational Sciences at the National Institutes of Health）和杜克大学的同事们正在研究如何利用CRISPR治疗杜氏肌营养不良症（Duchenne muscular dystrophy，DMD）。

DMD患儿携带一种中断dystrophin蛋白质产生的基因突变。Dystrophin蛋白缺失，肌肉细胞会衰竭并最终死亡。许多患儿因此失去行走能力，呼吸肌和心脏肌肉也会丧失功能。

“CRISPR能够切除突变并将基因重新‘缝合’在一起，”作为密苏里大学医学院分子微生物和免疫学系Margaret Proctor Mulligan医学研究教授，段博士指出，“为了实现这一点，CRISPR中被称为Cas9的‘分子剪刀’，必须知道该剪哪里。该剪切位点由一种被称为gRNA的分子进行标记。我们惊喜地发现，通过增加标记的数量，我们可以将小鼠模型中的疗法有效性从3个月延长到18个月。”

段博士实验室通过静脉注射CRISPR治疗6周大的DMD小鼠，并在第18个月时观察疗效。起初，他们采用许多研究人员广泛使用的策略——相似数量的Cas9和gRNA。尽管这种方法在直接注射至肌肉时作用甚佳，但在试图长期纠正机体全部肌肉时效果不佳。他们发现骨骼肌中没有dystrophin的恢复，心肌中仅有低水平dystrophin恢复——治疗不能阻止疾病进展。

在回顾这些结果时，研究团队发现了不成比例的gRNA标记损耗，意味着没有足够的gRNA告诉Cas9该剪切何处。于是该团队提高了gRNA标记的数量并重复实验。新的策略在第18个月时显著提高了心肌和骨骼肌中dystrophin的恢复，减少了肌肉瘢痕。此外，肌肉和心脏功能也都获得改善。

“我们的研究表明，gRNA丢失是长期系统性CRISPR疗法的一个独特障碍，”段博士说，“我们相信通过增加和优化gRNA剂量能够克服这一障碍。其改善DMD疗法的可能性振奋人心，同时我们相信这一原理可能同样适用于治疗其它一系列遗传病的CRISPR疗法。”

在针对其他模型进行探索之前，研究人员将继续在小鼠模型中测试和改善这种方法。随着更多的研究推进，他们期待这一发现能够为使用CRISPR基因编辑来改进治疗奠定基础。

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