治疗肌肉萎缩不妨“以牙还牙”

伦敦皇家兽医学院克隆的狗有导致杜兴肌营养不良的突变。

照片来源:皇家兽医学院

研究人员“与”狗一起工作，通过进一步破坏脱氧核糖核酸修复了导致杜兴氏肌营养不良症的基因缺陷。这种不寻常的方法使用基因组编辑器CRISPR，使突变基因能够再生关键的肌肉蛋白质。这项首次在大型动物身上进行的壮举点燃了人们的希望，即这种基因手术有一天可能预防或治疗这种致残甚至致命的疾病。据估计，目前全世界有30万男孩受到糖尿病的影响。这项研究由德克萨斯大学西南医学中心的分子生物学家埃里克·奥尔森领导，几天前发表在《科学》杂志上。[科学报道]

作为人体内最大的基因，肌萎缩蛋白基因包含79个不同的编码区或外显子。他们一起创造了一种含有3500个氨基酸的蛋白质。该DNA的大多数区域提供了大量诱导DMD突变的机会。然而，只需要基因的一个功能性拷贝，因为它位于X染色体上，女孩有一个“备用”拷贝。对于男孩来说，复制基因的失败将导致他们在生命早期出现行走问题，并在20多岁时因心脏和呼吸衰竭而死亡。

大约13%患有糖尿病的男孩在外显子45和50之间的区域有突变。它们影响外显子51并使其失去功能，同时破坏阅读基因指令的分子机器，导致肌营养不良蛋白生产的停止。2009年，伦敦皇家兽医学院的理查德·皮耶西领导的一个小组证实了一只西班牙猎犬显示出DMD的迹象。自发突变也使外显子51失去功能。研究人员随后使用已用于生物医学研究的比格犬来培育西班牙猎犬的近亲，从而制造出一个有DMD症状的克隆体。

通过与Piercy团队的合作，Olson和他的同事设计了CRISPR分子剪刀，在患病的小猎犬的第51号外显子的开头进行切割。该小组希望，当细胞试图修复剪切时，它会无意中错误地引入外显子51，导致蛋白质生产机器完全跳过外显子，产生缩短但仍有功能的抗肌萎缩蛋白。

另一个挑战是改变活着的动物体内数十亿的肌肉细胞。为此，该团队招募了一个“助手”:一种无害的腺相关病毒，优先感染骨骼肌和心脏组织。两只一个月大的狗接受了肌肉注射。病毒被转化成携带CRISPR的分子成分。六周后，这些肌肉再次产生肌营养不良素。研究人员将这种病毒注射到另外两只也是一个月大的狗的肌肉中，以确定携带CRISPR的病毒能否将这种基因组编辑器添加到全身肌肉中。8周内，肌营养不良素水平在几块肌肉中攀升至相对较高的水平——58%在膈肌，92%在心脏。(宗华)

相关论文信息:DOI:10.1126/science.aav2676

中国科学新闻(2018-09-04第二版国际版)