杜氏肌营养不良症的新基因编辑策略

德克萨斯大学西南分校的科学家们成功地采用了一种新型的基因疗法来治疗患有杜氏肌营养不良症(DMD)的小鼠，独特地利用基于crispr - cas9的工具来恢复许多DMD患者中缺失的一大部分肌营养不良蛋白。该方法在今天的在线杂志上进行了描述科学的进步，可能会导致DMD的治疗，并为其他遗传性疾病的治疗提供信息。

“成千上万种引起杜氏病的不同突变已经被确定，但它们倾向于聚集在肌萎缩蛋白基因的某些部分，”研究负责人埃里克·奥尔森博士说，他是UTSW分子生物学教授和创始主席。其中一些突变导致肌肉细胞产生短的，功能较差的抗肌萎缩蛋白。“我们方法的强大之处在于，你不需要一个新基因每个新突变患者的编辑策略;你可以用一种统一的方法纠正多种不同的突变。”

奥尔森和他的同事利用了这样一个事实，即巨大的肌营养不良蛋白基因由许多不同的片段组成，这些片段被称为外显子，其中一些是可有可无的。在大约8%患有DMD的男孩中，由于外显子51内的突变导致身体停止产生蛋白质，近一半的肌萎缩蛋白缺失。研究人员开发了多种成功的CRISPR-Cas9核苷酸基因编辑策略，以跳过错误的“停止”信号，恢复97%的蛋白质的生产。一些策略通过去除邻近的外显子起作用，而另一些则利用微小的基因增减来使蛋白质生产回到正轨。

当研究人员在患有抗肌萎缩蛋白突变的小鼠身上使用这种新方法时，三周内，抗肌萎缩蛋白的功能副本恢复到一半以上的腿部肌肉纤维中。此外，该小组表明，他们可以使用隔离细胞从患有DMD的小鼠或人类身上测试这种方法是否能在治疗前对特定患者成功。分离的细胞被诱导发育成诱导细胞多能干细胞(iPS细胞)，然后是心脏细胞。在培养皿中，研究人员可以观察基因编辑程序是否有助于心脏细胞更好地工作。

“使用来自DMD患者的iPS细胞来源的心肌细胞，我们快速测试了我们的核苷酸基因编辑方法，证明了肌营养不良蛋白的恢复，”奥尔森实验室的博士后研究员、论文第一作者弗朗西斯科·切梅罗博士说。

DMD在出生时影响大约五分之一的男性，并导致儿童早期肌肉无力的逐渐恶化。这种疾病是由7000多种疾病中的一种引起的突变在肌营养不良蛋白基因中，这种蛋白质通常作为支撑肌肉纤维的支架。没有充分的功能肌营养不良蛋白，随着时间的推移，DMD患者的骨骼和心脏肌肉会退化，最终导致死亡。

研究中报道的基因疗法还没有准备好用于患有DMD的人类。首先需要在动物身上进行更多的安全性研究，同时还需要做更多的工作来优化携带基因编辑机制到肌肉和心脏细胞的病毒。但通过展示多种CRISPR-Cas9策略可以纠正突变，研究人员扩大了潜力工具箱基因治疗DMD选项。

奥尔森说:“人体每个细胞的基因组中都有30亿个DNA序列字母，这种方法可以通过特定地交换其中一个字母来纠正DMD基因中的大量缺失。”“这种程度的特异性和效率是非常显著的。”

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