作为最受关注的遗传缺陷性疾病,杜兴氏型肌营养不良症一直受到国际医学和生物医学界的关注,各种新发现和新突破也在第一时间应用于DMD基因治疗。
就在刚刚过去的2015年最后一天,国际权威杂志《科学》,一口气在线发表了三篇关于CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于DMD基因治疗的论文。这三篇论文由三家美国研究机构(哈佛大学、杜克大学和德克萨斯大学)独立发表,提交时间相近。
这三篇论文关注的是同一个话题,即应用基因编辑技术治疗DMD。
这三篇论文有很多共同点:
1.它们都使用CRISPR/Cas9技术来做缺失基因编辑;
2.它们都使用最广泛的动物基因编辑技术。他们都以应用最广泛的DMD动物模型--mdx小鼠为研究对象,在动物身上进行体内试验。mdx小鼠DMD的基因编辑旨在完全删除这个外显子,创造一个没有23号外显子的永久性DMD基因。
3、二者都使用被广泛认可的AAV作为载体,在体内将基因编辑的成分运送到细胞中。
4、除了观察到的肌肉病理的改善--肌肉细胞膜上Dystrophin蛋白的重新出现--所有三个团队都证实治疗小鼠的肌肉力量增加。
5.都做了多种给药方法,包括局部肌肉注射和静脉注射以及腹腔注射的全身给药。
6.所有的人都证实,在全身治疗期间,包括心肌在内的全身各种肌肉都看到了Dystrophin的再表达。
不过,也有一些不同之处。哈佛大学的Tabebordbar团队,尝试用一个AAV9载体来传递所有CRISPR/Cas9基因编辑部分,但通过比较,结果不如使用两个AAV9载体,分别传递saCas9和引导RNA。此外,同时做了tdTomato报告基因的实验,再次证实了体内基因编辑的可行性。杜克大学的Nelson团队应用的AAV载体是AAV8,而不是肌肉组织通常选择的AAV9,也取得了良好的效果。德克萨斯大学的Long团队选择了加载在AAV9中的较大的经典spCas9。
应该说,这是一个里程碑式的结果。三个团队取得了相同的结果,从而确立了CRISPR/Cas9基因编辑技术在治疗DMD方面的潜力。这一新兴疗法的优势包括:
1.基因编辑技术是在DNA水平上进行的,只需一次治疗就可以达到永久的效果。不像外显子跳转需要长期用药。可以恢复的肌营养蛋白更接近全长的肌营养蛋白,比导入迷你肌营养蛋白(或微肌营养蛋白)的功能更强。
2.携带独立CRISPR/Cas9部件的双AAV载体将成为标准做法,其中AAV-saCas9或AAV-spCas9是通用部件,可应用于任何疾病和任何突变,只需准备不同的AAV-gRNA来针对不同的区域,从而治疗不同的疾病和突变类型。这有利于大规模生产和降低成本。就DMD而言,几乎所有类型的致病突变,如大片段缺失、大片段重复、错义突变、微缺失、微重复、剪切位点突变等,都可以通过这一治疗系统得到改善。
3、AAV是目前公认的安全载体,已用于人体临床试验,其安全性将得到进一步验证。因此,两者的结合是一种完美的搭配,将推动DMD等基因缺陷性疾病的基因治疗快速发展。
当然,这个新事物仍有不完善之处,需要加以优化。首先,始终存在着脱靶CRISPR/Cas9基因编辑的问题,这意味着在预定的编辑区域之外存在着意想不到的DNA编辑。这些额外的DNA编辑可能导致功能丧失或过度激活不相关的蛋白质,这可能引发不可预测的严重副作用。只有通过更精细的设计,不断减少脱靶率,并考虑到不同患者基因组的变异性,才能更好地应用于临床。其次,AAV抗体已经存在于一些人体内,这将大大影响AAV载体的靶向传递效率。最后,尽管mdx小鼠是最常用的DMD动物模型,但缺乏Dystrophin蛋白的小鼠的临床表型比DMD患者的表型要温和得多,而且根本不影响生命的长度。因此,正式应用于患者的真实效果存在不确定性。小鼠模型和大型动物与人类之间的巨大差异以前已经多次出现过。
新的一年一定会预示着新的希望。