科学家首次利用CRISPR－Cas9基因编辑技术成功阻止了杜氏肌营养不良症的进展

根据8月30日发表在杂志上的一项研究，来自美国西南大学的科学家首次利用CRISPR－Cas9基因编辑技术，成功地提高了4只患有杜氏肌营养不良症（DMD）的狗的肌肉蛋白水平。这一研究进展有望加速类似的临床试验，以治疗这种致命的肌肉萎缩疾病。

DMD是一种主要发生在男孩中的罕见遗传疾病，约每3500－5000名男孩中就有一人患DMD，通常患者的肌肉从儿童时期就开始逐渐衰弱，往往青少年时期就不得不坐在轮椅上甚至戴上呼吸器，但最终仍会因为心脏或膈肌的衰竭而在30岁左右时就过早死亡。

DMD由基因突变导致患者的肌肉细胞很少或几乎无法产生抗肌萎缩蛋白（dystrophin，Dys）引起，而Dys可以帮助肌肉吸收冲击并保护它们免受损害，对肌肉的正常功能发挥至关重要。尽管科学家早在几十年前就已经知道了DMD的发病原因，但一直没有研发出有效的治疗方法。如果使用CRISPR－Cas9这一方法在人类试验中证明有效，或许能从根本上改变DMD患者的疾病情况。

西南大学的研究团队对DMD幼犬的肌肉细胞进行了基因编辑，以消除蛋白质产生的关键障碍－－在狗和人类患者身上都存在的一小段蛋白质编码DNA。为了将这种基因编辑技术植入狗的肌肉中，西南大学分子生物学家、研究资深作者Eric Olson博士及其同事将一种无害的病毒－－腺相关病毒（AAV）设计为载体，并剥离出部分病毒自身的DNA，为基因编辑组分腾出空间。一些病毒携带Cas9分子“剪刀”，用来切断阻碍肌肉细胞中Dys产生的DNA序列，另外一些病毒则携带引导分子以帮助Cas9确定出所需切割的位点。

在干预后的大约两个月内，狗全身的肌肉组织中产生了更多的Dys，根据肌肉类型和剂量的不同，与骨骼相连的肌肉中Dys水平上升至正常水平的3％至90％，在治疗的关键目标－－心肌中，其水平上升至92％，而在隔膜中这一水平也上升至58％，而通常在DMD人群中，Dys几乎是不存在的。这项研究证明CRISPR可用于在实验室中治疗啮齿类动物和人体细胞中的DMD，这是首次在大型哺乳动物中获得成功。

在这项研究中，该团队专注于测量蛋白质水平的恢复， 还没有探究这种干预对狗的行为和日常生活的影响。研究人员表示目前还没有发现基因组的其他区域出现任何意外变化（基因编辑技术通常让人担忧的问题），不过也没有证据表明这项技术让会使狗生病。

CRISPR基因编辑一次输注能在DMD患者中持续多长时间尚不清楚，Olson和他的同事们希望这种干预措施可以只需要一次就足够耐用，但他们还需要更进一步的研究来获得更清晰的思路。 西北大学遗传医学中心遗传学心脏病学专家Elizabeth McNally表示，如果一段时间内需要进行多次的治疗，患者可能无法使用同一种病毒载体。 “人体可能会产生相应的中和抗体，因此关于采用病毒传递还有许多问题需要研究。”

目前唯一批准用于美国市场的DMD治疗方法－－一种需要持续输注的药物，Exondys51（eteplirsen）——可以帮助Dys水平适度上升，于2016年9月获批，不过该药的疗效较为模糊，并且遭到了FDA专家委员会的明确拒绝，但最终却出乎意料地获得了FDA批准。这种方法与Olson的不同之处在于，它作用于RNA而不能改变异常的DNA序列，因此需要不断重新引入以确保健康的Dys的产生。该疗法的生产公司－－Sarepta Therapeutics尚未对这项新研究发表观点。

DMD研究员、哈佛大学干细胞生物学和再生医学教授Amy Wagers（没有参与两种疗法的研究）表示，这两种治疗方法都有潜力用于促进Dys的分泌。“研究在大型哺乳动物中获得成功是非常令人兴奋的，但作者也非常恰当地指出了，这是对少数动物进行的一项初步研究，随访时间尚短。”

该研究第一作者、Olson实验室分子生物学助理讲师Leonela Amoasii博士说道，“在临床应用之前，我们还有很多工作要做。”该实验室下一步计划进行更长期的研究，以衡量Dys水平是否能保持稳定，并确保基因编辑不会产生副作用。