NBE | 发现CRISPR基因编辑能有效改善神经退行性疾病

由谷氨酰胺编码CAG重复序列扩增引起的亨廷顿舞蹈病(HD)和其他遗传性疾病的单基因性质使它们特别适合基因治疗。

2023年2月16日，暨南大学李世华、李晓江及中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学共同通讯在Nature Biomedical Engineering（IF=29）在线发表题为“Cas9-mediated replacement of expanded CAG repeats in a pig model of Huntington’s disease”的研究论文，该研究揭示了Cas9介导的扩增 CAG 重复序列在猪亨廷顿舞蹈病模型中的替代作用。

该研究展示了用正常CAG重复替换突变HTT等位基因中扩增的CAG重复的可行性，在基因工程猪中模拟HD患者中所见的选择性变化。通过颅内或静脉注射编码Cas9的腺相关病毒、靶向HTT基因的单导RNA和含有正常CAG重复序列的供体DNA，可导致动物体内HTT的缺失，并显著降低突变HTT的异常表达和神经毒性以及神经症状。总之，该研究结果支持了病毒传递的Cas9基因疗法用于遗传性神经退行性疾病治疗的进一步转化发展。

一些神经退行性疾病，包括阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、亨廷顿病(HD)和肌萎缩性侧索硬化症(ALS)，都可以由基因突变引起，并具有与年龄依赖性和选择性神经元损失相似的特征。在这些疾病中，HD是常染色体显性的，并且是完全显性的。因此，HD是利用基因编辑工具生成动物模型以研究疾病发病机制和开发年龄依赖性神经退行性疾病的治疗方法的理想模型。HD是由亨廷顿基因外显子1中的胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤(CAG)重复扩增引起的，代表了聚谷氨酰胺(polyQ)疾病的一个家族。扩展的CAG重复序列被翻译为扩展的polyQ，也与其他八种神经退行性疾病有关。尽管对HD发病机制的理解取得了重大进展，但仍然没有有效的治疗方法。对polyQ疾病的广泛研究揭示了扩增polyQ对多种细胞功能的广泛不良影响，导致了一种流行的理论，即阻断扩展polyQ蛋白的表达将是治愈疾病的有效途径。因此，在HD动物模型中，研究人员已经做出了大量的努力来开发可以减少或防止突变huntingtin (mHTT)表达的治疗方法。最有希望的策略是使用反义寡核苷酸(ASO)来抑制mHTT的表达，几位研究人员报道了对不同疾病模型的令人印象深刻的治疗效果。一个激动人心的发现来自临床报道称，鞘内给药ASO可降低HD患者脑脊液中的mHTT水平。然而，最近ASO治疗HD的临床失败提出了一个重要的问题，即降低HTT策略是否对人类是一种安全的治疗方法。此外，验证抑制mHTT的表达是否可以缓解HD的神经病理和症状也很重要。

AAV9 HTT-gRNA-RFP-20Q/Cas9注射HD KI猪脑分析（图源自Nature Biomedical Engineering）CRISPR/ Cas9)介导的基因编辑是永久性的，可能有效抑制体内mHTT的表达。CRISPR/Cas9在缓解神经退行性疾病小鼠模型中的神经表型方面的突出潜力。然而，CRISPR/Cas9编辑是否可以用于安全编辑/纠正突变并改善患者的神经退行性影响仍有待验证。事实上，越来越多的证据表明，CRISPR/Cas9可以用于非人类灵长类动物，忠实地模拟包括帕金森病和自闭症在内的重要大脑疾病。因此，评估CRISPR/Cas9在大型动物中的安全性和治疗效果迫在眉睫。综上，通过使用HD的大型动物模型，作者已经证明在大脑或外周静脉中单次注射AAV-CRISPR/Cas9可以有效减少神经退行性变并改善相关症状。这些发现支持了CRISPR/Cas9在治疗HD和其他由基因突变引起的人类神经系统疾病方面的进一步转化发展。 

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