先導(dǎo)編輯與堿基編輯雙線出擊 基因編輯治療腦疾病曙光初現(xiàn)

近日，美國哈佛大學(xué)與杰克遜實驗室聯(lián)合團(tuán)隊運用先導(dǎo)編輯技術(shù)，在小鼠模型中實現(xiàn)了對兒童交替性偏癱（AHC）致病基因突變的精準(zhǔn)修正。此前，中國上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院松江研究院仇子龍教授團(tuán)隊曾證實，全腦堿基編輯技術(shù)能夠逆轉(zhuǎn)MEF2C突變小鼠的行為異常。

英國《自然》官網(wǎng)8月15日刊文指出，近兩年來基因編輯技術(shù)持續(xù)取得突破性進(jìn)展，加之在小鼠實驗中不斷獲得積極成果，人類運用基因編輯技術(shù)對抗致命腦部疾病已初見曙光。不過，仇子龍等多位專家也強(qiáng)調(diào)，要讓基因編輯技術(shù)真正在人腦中施展“魔法”，科學(xué)家們?nèi)孕杩缭街T多技術(shù)鴻溝。

有關(guān)實驗表明基因編輯潛力

隨著研究不斷深入，科學(xué)家注意到，癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病與腦內(nèi)基因突變密切相關(guān)。如今，他們正試圖將基因編輯的“魔法棒”指向人類最復(fù)雜的器官——大腦。

今年7月21日，《細(xì)胞》雜志發(fā)表了哈佛大學(xué)劉如謙團(tuán)隊與杰克遜實驗室凱瑟琳·露特茲團(tuán)隊的重要成果。他們采用先導(dǎo)編輯技術(shù)，在AHC模型小鼠中實現(xiàn)了85%的突變修正率。AHC這種罕見神經(jīng)疾病通常在嬰兒期發(fā)作，患者會突然出現(xiàn)持續(xù)數(shù)分鐘至數(shù)日的癱瘓，伴隨肌張力障礙等癥狀，甚至引發(fā)致命癲癇。

經(jīng)過治療的小鼠大腦內(nèi)蛋白功能恢復(fù)正常，癲癇發(fā)作頻率顯著降低，生存期延長兩倍多，運動與認(rèn)知能力也獲得明顯改善。

無獨有偶，仇子龍團(tuán)隊與復(fù)旦大學(xué)程田林團(tuán)隊利用CRISPR技術(shù)另一分支——堿基編輯，成功矯正了MEF2C基因突變小鼠的異常行為。MEF2C突變會導(dǎo)致人類兒童出現(xiàn)癲癇、智力障礙及語言發(fā)育遲緩。結(jié)果顯示，這種基因編輯技術(shù)恢復(fù)了小鼠模型多個腦區(qū)的MEF2C蛋白水平，并逆轉(zhuǎn)了MEF2C突變小鼠的行為異常，為治療單堿基突變引發(fā)的腦疾病開辟了新途徑。

安全性和可行性初獲驗證

“基因編輯技術(shù)治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的核心優(yōu)勢在于其精準(zhǔn)修復(fù)能力。”仇子龍強(qiáng)調(diào)，對于大量基因突變所致神經(jīng)發(fā)育障礙與孤獨癥兒童，精準(zhǔn)修復(fù)腦內(nèi)致病基因突變是最理想的治療方案。這種精準(zhǔn)修復(fù)既能避免外源基因過量表達(dá)，又可防止基因在錯誤神經(jīng)元中表達(dá)，從而規(guī)避潛在副作用。

在針對ATP1A3基因突變的研究中，劉如謙團(tuán)隊也發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)基因療法雖能遞送正常基因，卻未能改善實驗動物癥狀。而先導(dǎo)編輯技術(shù)能直接修正致病突變，恢復(fù)蛋白功能，展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。

令人振奮的是，劉如謙團(tuán)隊開展的治療僅需單次腦部注射即可完成，且檢測到的脫靶微乎其微，安全性和可行性均得到驗證。此外，他們還實現(xiàn)了同步修正5種突變（包括4種最常見的AHC致病突變），不僅優(yōu)化了實驗流程，更證明了該技術(shù)的廣泛適用性。

仍需突破技術(shù)與資金瓶頸

盡管小鼠實驗捷報頻傳，但科學(xué)家們清醒地認(rèn)識到，基因編輯技術(shù)要真正造福神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者，仍需突破關(guān)鍵瓶頸。

仇子龍團(tuán)隊預(yù)計，大約需要3—5年時間才能啟動堿基編輯療法治療雷特綜合征的人體臨床試驗。

與肝病治療中使用的脂質(zhì)納米顆粒不同，腦部治療需要更精巧的“分子快遞員”。目前，科學(xué)家將希望寄托于腺相關(guān)病毒9（AAV9）。這種病毒載體已被美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)用于靶向腦細(xì)胞的基因療法，具有突破血腦屏障的獨特本領(lǐng)。然而，高劑量AAV9可能會引發(fā)致命免疫反應(yīng)。

為此，科學(xué)家們兵分兩路：一方面改良病毒載體以實現(xiàn)低劑量高效遞送，另一方面積極探索非病毒遞送方案。

美國雷特綜合征研究信托基金創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官莫妮卡·昆拉茨則坦言，當(dāng)前最大的阻礙或許來自實驗室外。美國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)正遭遇資本寒冬，基因療法研發(fā)周期漫長、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，令許多投資者望而卻步。