解码生命 守护健康

加州大学伯克利分校的研究人员用CRISPR-Cas9基因编辑修改了肌萎缩侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）致病缺陷基因，推迟了疾病发病时间，延长（25%）了小鼠生命。

ALS又叫运动神经元病（MND），病因至今不明，约20%病例可能与遗传及基因缺陷有关。发病初期患者只感觉无力、肉跳、容易疲劳等轻微症状，渐渐地发展为全身肌肉萎缩和吞咽困难，最后呼吸衰竭，危及生命。

12月20日发表的一篇《Science Advances》文章，打响了采用CRISPR治疗ALS的第一炮。

虽然ALS患者的表型大多伴随着脑干和脊髓运动神经元的过早死亡，但它们的全部遗传原因仍有待揭示。因此，研究人员选取了导致2% ALS案例的人类突变基因，构建转基因小鼠。

“大脑需要通过神经元控制肌肉，缺乏神经元意味着肌肉控制受阻，因此，拯救运动神经元，恢复它们对肌肉的控制能力对患者的生存和维持一定的生活质量至关重要，”本文通讯作者、化学和生物分子工程系教授以及伯克利干细胞中心的David Schaffer博士说。

Schaffer团队用病毒将编码Cas9蛋白的基因递送至脊髓运动神经元细胞核。基因转录成Cas9蛋白后化身分子剪刀，剪切ALS致病突变基因SOD1(超氧化物歧化酶1)。

在Cas9蛋白的帮助下，敲除SOD1的小鼠的发病时间比其他ALS患病小鼠晚了将近5周，小鼠平均寿命被延长了1个月，而对照ALS小鼠则只能活4个月。

小鼠死后，研究人员检查尸体发现，幸存的运动神经元都是那些被病毒感染了的细胞，并且携带Cas9蛋白，未被病毒感染的细胞无一存活。

“这项治疗并没有使ALS小鼠恢复健康，也并非治愈，”Schaffer博士。“但是我们从概念上证明了CRISPR-Cas9可以作为ALS治疗的一个备选方案。一旦通过优化呈递方式使CRISPR-Cas9进入细胞的比例达到足够高的水平，我们认为，将会看到更好的改善。”

Schaffer团队选用高度修饰的腺相关病毒，正探索将Cas9基因注入星形胶质细胞和少突胶质细胞内，试图以“旁观者效应”影响邻近的运动神经元，从而观察SOD1突变消除对其他支持运动神经元的脑和脊髓细胞的影响。

“我们非常谨慎地怀疑，倘若不止是消除突变SOD1对神经元的影响，而是其他支持细胞，也许会使小鼠活得更久，”Schaffer说。

另外，他们也在设计Cas9蛋白的自毁开关，这样当Cas9蛋白击毁SOD1基因后，它们就会被及时清除，以免意外修改其他基因或触发不良免疫反应。

经Schaffer团队工程修改的AAV具有高效传输能力，他们的病毒可能很快就会被美国食品和药物管理局（FDA）批准用作一种罕见疾病“2型Leber’s先天性黑矇 (Leber congenital amaurosis, LCA）”的基因疗法载体。

现有的基因疗法多使用天然版本的AAV，临床医生必须使用大剂量或其他侵入性外科手术投递AAV才能满足靶向治疗需求。Schaffer团队开发了一种技术，可以通过简单的给药途径，例如直接注入眼睛和脑组织，更高效率地靶向更多细胞。

“更好的载体，更简单合理的靶向管理途径是基因治疗领域研究的一大重点，我们希望通过我们的努力能促进该目标的尽早实现，”Schaffer说。

In vivo genome editing improves motor function and extends survival in a mouse model of ALS

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