孤独症基因治疗

2024-04-10 04:54 来源:今日自闭症 今日自闭症 字号: | |

基因治疗技术无疑是现在最热门的生物学领域之一,其中基于CRISPR的基因编辑技术获得了2020年的诺贝尔奖。人们对这个技术在医疗上的应用有着很大的憧憬。但是,基因治疗无论在临床应用上,还需要更多的突破,在伦理上也存在一定的挑战。

基因治疗,首先需要明确基因基础。本文报道的天使综合征,具有明确的基因基础,获得了突破性进展。但是,其潜在的安全性,依然是问题。而对大多数自闭症类型,依然没有明确的基因基础。

根据一项最新的研究(译注:《自然》杂志2020年11月9日论文),使用CRISPR技术,在小鼠的胚胎和新生小鼠中进行DNA编辑,能够有效地纠正造成天使综合征的基因变异,从而预防小鼠出现天使综合征的相关症状。研究者表示,这个效果目前持续了至少17个月,而且可能是永久性的治疗。

哥伦比亚大学的精神病学教授Steven Kushner说,“这个结果令人振奋。”Kushner教授并没有参与这项研究。

天使综合征一般是由于UBE3A基因的变异或者缺失造成的。人类有两个拷贝——分别来自于父母亲——但是一般情况下,只有遗传自母亲的那份拷贝,才能在神经元中激活。母亲遗传的UBE3A基因发生变异,致使UBE3A蛋白无法在大脑中表达,就造成了天使综合征的核心症状:发育迟缓,运动障碍,语言能力不足,癫痫,以及很常见的自闭症症状。

激活原本沉默但未变异的来自父亲的遗传拷贝,可以促使UBE3A蛋白在患有天使综合征的小鼠模型中表达,从而改善天使综合征症状。但是,这种疗效会随时间慢慢消失,需要将药物重复注射入脊髓液或者大脑中。

北卡大学教堂山分校的细胞生物学和生理学教授,Mark Zylka领导了这项研究。他透露,仅仅注射了两次,这个新的治疗方案就产生了效果。

一般情况下,细胞内存在一段DNA来源的“反义RNA”, “反义RNA”阻断父系遗传的UBE3A的蛋白表达。研究的目的,是使用CRISPR-Cas9蛋白酶,切断并编辑这段DNA(从而激活父系来源的UBE3A蛋白表达)。在体外培养的人类神经元细胞中,这个技术同样能够激活遗传自父亲的UBE3A拷贝,这就意味着,这个治疗在人体中可能也会成功。

接受治疗的小鼠,没有表现出任何副作用,也没有出现多余的变异。但是,其他研究者担心,这个技术可能还会存在着“脱靶效应”的风险(译注:“脱靶效应”在生物医学应用上指的是,通过药物或一些手段修复某个基因点目标,可是却连带着失误作用了别的基因位点,偏移于预先设定的目标,类似打靶时脱靶的效果),从而造成新生儿缺陷或者癌症。

Kusher教授指出,“由于这种担心,迄今为止,在人体中使用CRISPR依然需要非常非常小心。”

Zylka研究小组使用修饰过的病毒作为载体,将用于基因编辑的蛋白酶导入小鼠的皮质神经元。他们测试了260个不同的“向导RNA”片段,从而找到了最合适的,能够将蛋白酶引入染色体的靶向区域,而不影响其他的基因,以减少“脱靶效应”。

研究小组分两次将治疗药物注射入天使综合征小鼠的大脑中,第一次是当小鼠还在子宫里的时候,第二次是小鼠出生后的第一天。

研究者发现,仅仅经过两次注射,药物就进入了发育中的小鼠大脑的各个皮质层。研究者检测了包括小脑在内的各个大脑区域,发现遗传自父亲的UBE3A被激活,并一直持续到小鼠17个月龄(译注:实验小鼠一般寿命在1.5-2岁,17月龄即意味着小鼠生命终末期,相当于人类老年阶段)。他们相信,这个效果的持续时间会更长。

Zylka教授指出,大量的数据显示,他们试验中用的病毒,能够整合进入染色体中,给动物的DNA带来永久的改变。一旦植入成功,病毒携带的染色体片段就能够影响与其邻近的基因。

在这种情况下,病毒的染色体就包含了诱导其他核苷酸(核苷酸是基因的组成单元)的信息,进而影响到信使RNA。这段新加入的染色体能够导致反义RNA失活,从而激活遗传自父亲的UBE3A基因。

研究者在10月发表于《自然》杂志(在线)的结果表明,药物注射能够防止天使综合征的小鼠出现相应的症状。治疗后小鼠的后腿抓握行为降低,这种行为相当于自闭症人士的重复刻板行为。当实验小鼠置于开放场实验时,与对照组小鼠相比,治疗后的小鼠也更多地进入场地中央,这表明,它们的焦虑程度是降低的。在运动协调的测试中,治疗后的小鼠也表现得更好。

与正常的小鼠相比,天使综合征模型小鼠的大脑更小,而在其接受治疗后,至少部分小鼠大脑增大了。

但是,这个治疗并没有预防天使综合征所有的症状:小鼠依然表现出掩埋玻璃珠行为(一种重复性的行为),而且只有雌性小鼠的过度肥胖症得到改善。

这个治疗可能并没作用到所有的细胞,从而没能阻断所有的症状。研究者发现,在治疗的小鼠中,UBE3A只在大概58%的皮质神经元中得到表达,而普通小鼠中,所有的神经元细胞都能够表达UBE3A蛋白。

康涅狄格大学法明顿分校的遗传和基因组学副教授Stormy Chamberlain认为,这种情况也有可能是,各个症状的治疗时间窗口不一样造成的。Stormy Chamberlain教授没有参与这项研究。之前有研究显示,UBE3A被激活得越早,天使综合征的症状就越容易得到改善。

Chamberlain指出,进一步的研究或许能够提升小鼠的治疗效果,但是,这个方法在人体应用可能还为时过早,因为活性的CRISPR蛋白酶可能会切割DNA中一些不可预知的片段。

但是,她坚持说,尽管如此,“对这项成果应该保持开放的态度,并且去尝试这些效果和风险看起来都十分强大的方法。”

天使综合征的其他基因治疗方法也出现了安全问题。在一个正在进行的临床试验中,由于造成天使综合征儿童的腿部力量减弱,而被迫终止。这个临床试验是使用改进的RNA来激活遗传自父亲的UBE3A基因。但是研究者希望,他们能够调整药物剂量而很快重新开始新一轮的临床试验。(敬请期待“自闭症的基因治疗(2)”)

Zylka和他们的同事正在试图进行另一项相对安全的基于CRISPR的试验。在这个新的CRIPSR方法中,不进行DNA的切割,但是依然可以激活遗传自父亲的UBE3A,因此更为安全。

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