治療肌肉萎縮不妨“以牙還牙”

研究人員修補(bǔ)了一個(gè)引發(fā)杜興氏肌肉營養(yǎng)不良癥（DMD）的基因故障，利用的手段則是進(jìn)一步破壞該DNA。這種利用了基因組編輯器CRISPR的不尋常方法，使突變基因得以重新產(chǎn)生關(guān)鍵肌肉蛋白。這個(gè)首次在大型動(dòng)物身上實(shí)現(xiàn)的壯舉點(diǎn)燃了這樣一種希望，即此類基因手術(shù)或許有一天能預(yù)防或者治療這種致殘甚至致命的疾病。據(jù)估測，目前全球有30萬名男孩受DMD影響。這項(xiàng)在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志的研究，由美國得克薩斯大學(xué)（UT）西南醫(yī)學(xué)中心分子生物學(xué)家Eric Olson主持。

作為人體最大的基因，肌萎縮蛋白基因含有79個(gè)不同的編碼區(qū)，或者說外顯子。它們共同創(chuàng)建了一個(gè)擁有3500個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)。該DNA的大部分區(qū)域?yàn)橐l(fā)DMD的突變提供了大量機(jī)會。但僅有一個(gè)發(fā)揮功能的基因拷貝是必需的，同時(shí)由于它位于X染色體，因此女孩擁有的是“備用”拷貝。對于男孩來說，該基因拷貝失靈會使其在生命早期發(fā)展出行走問題，并且在平均20多歲時(shí)因心臟和呼吸衰竭而死亡。

在患有DMD的男孩中，約有13%在外顯子45至50之間的區(qū)域產(chǎn)生突變。它們撞擊外顯子51并使其失去功能，同時(shí)破壞掉閱讀該基因指令的分子機(jī)器，導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白停止生成。2009年，由英國倫敦皇家獸醫(yī)學(xué)院的Richard Piercy領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)確認(rèn)了一只表現(xiàn)出DMD跡象的西班牙獵犬。其擁有的自發(fā)性突變同樣使外顯子51失去功能。研究人員隨后利用一直被用于生物醫(yī)學(xué)研究的米格魯獵犬培養(yǎng)了西班牙獵犬的一個(gè)近親，以創(chuàng)建擁有DMD癥狀的克隆體。

通過和Piercy團(tuán)隊(duì)合作，Olson和同事設(shè)計(jì)了CRISPR分子剪刀，從而在患病米格魯獵犬體內(nèi)外顯子51開始的地方進(jìn)行了剪切。該團(tuán)隊(duì)希望，當(dāng)細(xì)胞試圖修復(fù)剪切處時(shí)，會在無意中將錯(cuò)誤引入外顯子51，導(dǎo)致生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機(jī)器完全跳過該外顯子并且產(chǎn)生被縮短但仍能發(fā)揮作用的抗肌萎縮蛋白。

另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是改變活體動(dòng)物內(nèi)數(shù)十億個(gè)肌肉細(xì)胞。為此，該團(tuán)隊(duì)招募了一個(gè)“幫手”：一種優(yōu)先感染骨骼肌和心臟組織的無害腺相關(guān)病毒。兩只1個(gè)月大的犬類接受了這種病毒的肌內(nèi)注射。該病毒被改造成攜帶CRISPR的分子組件。6周后，這些肌肉再次生產(chǎn)出抗肌萎縮蛋白。研究人員向另外兩只同樣1個(gè)月大的犬類肌內(nèi)注射了該病毒，以確定攜帶CRISPR的病毒能否為全身肌肉增加這種基因組編輯器。8周內(nèi)，抗肌萎縮蛋白水平在若干肌肉中攀升至相對較高的水平——在隔膜和心臟中分別達(dá)到58%和92%。