Science重磅！CRISPR治療大型哺乳動物肌萎縮，首次取得突破進展

生物探索

編者按

8月30日，根據發表在《Science》雜誌上一篇研究，來自美國西南大學的研究人員利用CRISPR技術成功治療了四隻患有DMD（Duchenne型肌營養不良症）的狗，並將其肌肉和心臟組織中的營養不良蛋白恢復到正常水準的92%。這一重大突破進一步推動了DMD臨床試驗的研究進展。

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杜氏肌營養不良症

杜氏肌營養不良是一種X染色體隱性遺傳疾病，主要發生於男孩。據統計，全球平均每3500個新生男嬰中就有一人罹患此病。患者一般在3-5歲開始發病,最早表現出進行性腿部肌無力，導致不便行走，至青少年時期便失去行走能力，30歲左右就會因心力衰竭而被迫戴上呼吸器，直至最終導致死亡。目前對於DMD尚無有效療法。

這一疾病是由於編碼dystrophin的DMD基因的突變所引起，前者是一種對肌肉功能至關重要的蛋白質。儘管科學家幾十年就知道營養不良蛋白基因的缺陷是致病原因，但一直沒有研發出有效療法。如果使用CRISPR－Cas9這一方法在人類試驗中證明有效，或能從根本上改變DMD患者的疾病情況。

圖片來源：英國皇家獸醫學院

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CRISPR－Cas9技術

西南大學的研究團隊在四隻狗身上應用了CRISPR－Cas9技術，這些狗均有DMD患者最常見的突變類型。它們使用一種無害的病毒——腺相關病毒( AAV )將CRISPR基因編輯成分傳遞給外顯子51號。外顯子51是構成dystrophin基因的79個外顯子之一，西南大學分子生物學家、通訊作者Eric Olson博士及其同事發現，當外顯子45-50號區域出現問題時，會影響到相鄰的51號外顯子出現問題，進而影響機體功能。

在乾預後的大約兩個月內，狗全身的肌肉組織中產生了更多的dystrophin，缺失的蛋白質在全身肌肉組織中得到恢復，包括心臟92 %的矯正和膈肌（呼吸所需的主要肌肉）58 %的矯正。

而通常在DMD人群中，dystrophin幾乎是不存在的。這項研究證明CRISPR可用於在實驗室中治療嚙齒類動物和人體細胞中的DMD，這是首次在大型哺乳動物中獲得成功。

影像顯示的是健康橫膈肌中的肌營養不良蛋白(左)，患有DMD的狗中沒有肌營養不良蛋白(中間)，以及用CRISPR治療的狗中肌營養不良蛋白的恢復(右側)。

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重要意義

「我們的策略不同於其他治療DMD的方法，因為它編輯了導致疾病的突變，並修復了營養不良蛋白的正常表達，」該項研究的主要作者兼Olson博士實驗室分子生物學助理講師Leonela Amoasii博士說，「但是在臨床上使用這種藥物之前，我們還有更多的工作要做。」

在這項研究中，通過使用單切基因編輯技術將肌肉和心臟組織中的營養不良蛋白恢復到正常水準的92%。令人興奮的是，科學家曾估計將dystrophin蛋白表達恢復到15%就會有很明顯的治療效果。

該實驗室接下來將進行更長期的研究，以測量營養不良蛋白水準是否保持穩定，並確保基因編輯沒有副作用。Olson博士希望，除了狗之外，下一步是一項臨床試驗，這將是西南大學基因治療中心在未來幾年為解決眾多致命的兒童疾病而計劃開展的幾項試驗之一。

責編：浮蘇

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參考資料：1）CRISPR halts Duchenne muscular dystrophy progression in dogs

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