新基因編輯顯示出治療家族性ALS的前景

在「 科學進展 」期刊上發表題為「體內基因組編輯改善運動功能並延長ALS小鼠模型中的存活」。這項研究表明，這種方法延緩了ALS發病和改善了攜帶這種突變的小鼠的存活率。加州大學伯克利分校的研究小組強調，該方法也可用於其他形式的ALS 。小鼠研究表明，基因編輯可能是延緩由SOD1基因突變引起的肌萎縮側索硬化症（ALS）致病過程的一種可行的工具。化學和生物分子工程教授David Schaffer和主任伯克利說。「體內基因組編輯能夠挽救運動神經元和運動神經元控制肌肉功能，特別是膈肌，不僅能夠挽救病人，而且能夠保持他們至關重要的生活質量。」SOD1是神經元中作為抗氧化劑的關鍵酶。雖然研究人員還沒有完全理解酶的突變是如何引起ALS的，但顯然突變酶的存在對神經元是有害的。早期的研究使用RNA的治療來阻斷從其基因產生酶，在ALS的動物模型中是有效的。但是這些方法到目前為止還沒有在人類身上取得成功。研究小組認為，他們也不可能解決SOD1突變問題。他們寫道，使用CRISPR-Cas9系統進行基因編輯可能是基於RNA的藥物的可行替代方案。CRISPR-Cas9是當今最準確的基因編輯系統。樂觀的原因SOD1突變引起所有家族性ALS病例的大約五分之一，占所有ALS病例約2％。研究人員說，該方法可能也適用於其他突變病人。為了測試該技術，他們將SOD1突變的小鼠暴露於攜帶基因編程工具的無害病毒。指示CRISPR-Cas9系統關閉基因。小鼠出生後不久就對其進行治療。基因編程的小鼠比沒有治療的小鼠有更好的運動功能並且減輕了體重 - 這一事實可能與它們的較低水平的肌肉損失有關。治療的小鼠也有更多的運動神經元。經過治療的動物在其脊髓中的突變體SOD1減少約2.5倍，並且比未處理的動物突變晚了33天。研究人員指出，接受治療的動物存活率也有類似的增長 然而，疾病進展並沒有減慢，因為所有的老鼠都生病了大約相同的時間。研究人員說，這可能是由於支持細胞缺乏經過基因編輯星形膠質細胞，即稱為腦和脊髓中的星形膠質細胞。該研究的資深作者Schaffer說：「這種治療並不能使ALS小鼠恢復正常，而且還不能治癒。「但基於我認為是一個非常有力的概念驗證，CRISPR-Cas9可能是治療ALS的治療方法。Schaffer認為，優化治療的其他研究，尤其是如何將基因編輯工具引入更多的細胞，可能會進一步改善這一成果。「我傾向於非常謹慎，但在這種情況下，我相當樂觀地認為，如果我們不僅能消除神經元中的SOD1，還能消除星形膠質細胞和神經膠質細胞中的SOD1，我想我們將會令到延長患者和得到更長的壽命「，他說。此外，研究人員正在研究如何消除SOD1的突變形式。目前的方法不能區分有缺陷的和健康的酶。其他改進包括更好的載體病毒類型和交換機制，使CRISPR-Cas9系統在完成工作後自毀。該研究小組寫道：「這項工作將基因組編程建立為ALS的一種可能的治療方法，並為此技術治療其他形式的疾病鋪平了道路，包括那些由C9orf72基因引起的疾病。編者著什麼是基因組編輯和CRISPR-Cas9？基因組編輯（也稱為基因編輯）是一組科技讓科學家能夠改變生物的DNA。這些技術允許遺傳物質在基因組的特定位置添加、去除或改變。已經開發了幾種基因組編輯方法。最近一個被稱為CRISPR-Cas9，它是聚類的規則間隔短迴文重複和CRISPR相關蛋白9的縮寫.CRISPR-Cas9系統在科學界引起了很多興奮，因為它更快，更便宜，更多準確，並且比其他現有的基因組編輯方法更有效。CRISPR-Cas9從細菌中天然存在的基因組編輯系統改編而來。細菌從入侵病毒中捕獲DNA片段，並使用它們創建稱為CRISPR陣列的DNA片段。CRISPR陣列允許細菌「記住」病毒（或者密切相關的）。如果病毒再次發作，細菌會產生來自CRISPR陣列的RNA片段來靶向病毒的DNA。然後細菌使用Cas9或類似的酶將DNA分開，從而使病毒失活。CRISPR-Cas9系統在實驗室中的工作方式類似。研究人員用一個簡短的「指導」序列創建一小段RNA，該序列連接（結合）基因組中的特定DNA靶序列。RNA也結合到Cas9酶上。如在細菌中一樣，修飾的RNA被用於識別DNA序列，並且Cas9酶在目標位置切割DNA。雖然Cas9是最經常使用的酶，但是也可以使用其他酶（例如Cpf1）。一旦DNA被切斷，研究人員使用細胞自身的DNA修復機制來添加或刪除遺傳物質片段，或者通過用定製的DNA序列替換現有的片段來改變DNA。基因組編輯對人類疾病的預防和治療具有重要意義。目前，大多數關於基因組編輯的研究是用細胞和動物模型來理解疾病的。科學家們仍在努力確定這種方法是否安全有效地用於人們。目前正在研究各種各樣的疾病，包括囊性纖維化，血友病和鐮狀細胞病等單基因疾病。它也有望治療和預防更複雜的疾病，如癌症，心臟病，精神疾病和人類免疫缺陷病毒（HIV）感染。如果使用諸如CRISPR-Cas9等技術進行基因組編輯來改變人類基因組，就會出現道德問題。基因組編輯引入的大部分變化僅限於體細胞，即卵子和精子細胞以外的細胞。這些變化隻影響某些組織，不會從一代傳到下一代。然而，對卵子或精子細胞（生殖細胞）或胚胎基因的基因所做的改變可能會傳給子孫後代。種系細胞和胚胎基因組編輯帶來了一些道德挑戰，包括是否允許使用這種技術來增強正常的人類特徵（如身高或智力）。基於對道德和安全性的擔憂，生殖細胞和胚胎基因組編輯目前在許多國家是非法的。
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