CRISPR/Cas9基因编辑技术有望治疗亨廷顿舞蹈症

图片来自Journal of Clinical Investigation, doi:10.1172/JCI92087

亨丁顿舞蹈症（Huntington's disease, HD）是一种遗传性神经退行性疾病。破坏脑细胞中的一种有问题的基因能够逆转亨丁顿舞蹈症病理和运动症状。 亨丁顿舞蹈症是由编码一种被称作突变的亨廷顿蛋白（mutant huntingtin, mHTT）的毒性蛋白的基因导致的。mHTT蛋白在脑细胞中形成聚集物，从而导致脑细胞死亡。它的症状通常在中年时出现，包括不受控制的运动、平衡问题、情绪波动和认知下降。

在一项新的研究中，来自美国埃默里大学医学院、中国和暨南大学的研究人员在在9个月大的亨丁顿舞蹈症模式小鼠中利用通过一种病毒载体运送的CRISPR/Cas9切除它们的脑细胞中的mHTT基因的一部分。几周后，在大脑中接受这种病毒载体注射的地方，这些蛋白聚集物几乎消失了。此外，这些小鼠的运动能力得到改善，不过没有恢复到健康小鼠的水平。相关研究结果于2017年6月19日发表在Journal of Clinical Investigation期刊上，论文标题为“CRISPR/Cas9-mediated gene editing ameliorates neurotoxicity in mouse model of Huntington’s disease”。

论文通信作者、埃默里大学医学院人类遗传学教授Xiao-Jiang Li博士说，尽管还需开展安全性和效果测试，但是这些发现为治疗亨丁顿舞蹈症和其他的遗传性神经退行性疾病打开新的途径。

尽管CRISPR/Cas9基因编辑的潜力被广泛地宣传，但是它并未被用来在人体中治疗任何神经退行性疾病。这是因为还有几个问题需要加以解决，比如有效地将DNA运送到脑细胞中、安全地对脑细胞中的DNA进行调整等等。2012年，已有人利用一种不同的基因编辑方法（锌指核酸酶）在亨丁顿舞蹈症模式小鼠体内开展过类似的实验。 

在当前的这项研究中使用的亨丁顿舞蹈症模式小鼠具有一个人mHTT基因，用于替换其体内一个正常的亨廷顿蛋白编码基因（normal huntingtin, nHTT）拷贝。在大约9个月大的时候，运动问题和mHTT蛋白聚集就能够在这些小鼠中观察到。

当设计基因编辑实验时，这些研究人员筛选出靶向两个nHTT基因拷贝的向导RNA（gRNA）序列和靶向这个致病性mHTT基因拷贝的gRNA序列。与针对亨丁顿舞蹈症设计的其他基因编辑方法不同的是，这种“非等位基因特异性的（non-allele specific）”方法不需要依据病人的基因组进行定制。

这些研究人员之前已证实4个月以上大的小鼠并不需要nHTT基因来保持健康，这提示着在成年人中采用旨在关闭这个基因两个拷贝的治疗策略可能是安全的。

为了让CRISPR/Cas9进入脑细胞，这些研究人员利用了一种广泛使用的基于腺相关病毒（AAV）的基因治疗载体。他们将携带CRISPR/Cas9的AAV病毒载体注射到9个月大的亨丁顿舞蹈症模式小鼠的大脑纹状体区域中。纹状体是大脑中一个控制身体运动和运动功能的区域。

在三周后，这导致纹状体中的mHTT蛋白聚集“显著下降”。这项研究揭示出通过移除这种毒性蛋白的遗传来源，脑细胞能够自我愈合。

通过与对照亨丁顿舞蹈症模式小鼠相比，接受CRISPR/Cas9注射的小鼠在运动控制、平衡和握力测试中取得显著改善，不过它们并没有恢复到健康小鼠中的水平。

在解决了基因安全问题之后，这些研究人员证实在脑细胞中，CRISPR/Cas9触发的移码突变主要发生在mHTT基因内，而不是发生在其他的潜在脱靶基因中。

Li说，然而，将AAV注射到大脑中表达CRISPR/Cas9的效果和安全性仍然还需接受严格地测试，随后才有可能将这种方法应用于病人中