基因治疗已布局到神经退行性疾病领域(2)

去年1月，来自费城儿童医院的Monteys等人的一项研究，通过AAV1载体递送单侧核苷酸多态性（SNP）依赖的原型间隔区相邻基序（PAM）靶向HTT外显子-1的侧翼，将Cas9蛋白连接至突变型HTT（mHTT）等位基因，同时避免影响正常的等位基因。结果表明，这种基于SNP指导机制的sgRNA/SpCas9复合物的递送有效地将HD小鼠的HTT表达降低高达40％。

去年6月，埃默里大学（美国亚特兰大）的一组研究表明，利用AAV病毒载体递送CRISPR/Cas9介导的失活，诱导小鼠内源性mHTT表达的永久性抑制。科学家们注意到，几周后，亨廷顿小鼠模型原本聚集在脑内的毒性蛋白质几乎完全消失了。更令人惊讶的是，尽管没有达到对照小鼠的水平，但小鼠的运动能力的确有所改善。这为神经退行性疾病的研究开辟了一条全新道路，研究人员表示希望能够尽开展人体试验。

今年2月，来自波兰生物有机化学研究所的研究人员在HD患者的细胞模型中测试了一种新的Cas9蛋白变体，该版本的Cas9能切割一条DNA链，而不是两条DNA，这增加了Cas9可以编辑特定DNA序列的精确度。他们使用该版本的Cas9切除重复DNA序列，从而促使引起亨廷顿氏病的基因失活，并终止毒性蛋白质的合成，并且没有观察到序列特异性的副作用。

肌萎缩侧索硬化（ALS）

肌萎缩侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis, ALS）即为大家所知的渐冻人症，也是导致霍金在轮椅上度过晚年的疾病。这是一种慢性进行性运动神经元退化性疾病，占运动神经元病的80%，随着疾病进展患者会出现严重的肌肉萎缩，瘫痪甚至因呼吸衰竭而死亡，一般无认知、智能和感觉障碍。

在美国，ALS的患病率约为10万分之5，中国尚无确切的流行病学资料。ALS有家族性和散发性两种类型，患者多为男性，多数患者发病年龄为50~70岁。

目前还没有用于ALS根治性的药物，它的致病机制尚不清楚。ALS属于神经退行性疾病，此类疾病都有一个共同特征——异常蛋白质团块在大脑中积累。在ALS中，这些蛋白质团块或聚合物被认为对神经元具有致命毒性，最终导致毁灭性的疾病症状。

ALS的某些形式（约20％的遗传形式）是由超氧化物歧化酶1（SOD1）基因突变引起的，这种基因通常有助于保护细胞免受有毒自由基的侵害，这为CRISPR/Cas9作为ALS的前瞻性治疗手段取得了进展。

强有力的概念证明是发表于2017年末的一项研究，来自加州大学伯克利分校的研究人员使用Cas9切除编码SOD1蛋白的基因，并利用工程化的AAV载体穿透脊髓靶向运动神经元细胞核。

与未治疗的大鼠相比，经过治疗的大鼠的运动神经元保留率提高了约50％，疾病发作延迟了37％，生存机会增加了约25％，同时，突变SOD1蛋白的产生减少了2.5倍。目前，作者正在推进工程化AAV的设计，以进一步针对ALS模型中运动神经元周围的有害细胞。

另一项研究来自河北医科大学，研究人员向SOD1基因突变的ALS小鼠肌肉注射编码人类胰岛素样生长因子1（hIGF1）的自身互补腺相关病毒载体9（scAAV9），结果发现scAAV9-hIGF1促使ALS小鼠脊髓运动神经元丢失的显著减少以及ALS疾病发作的延迟，从而整体寿命延长。

随后，研究人员使用针对CNS的IGF1敲低的CRISPR/Cas9系统进一步验证，结果使D-氨基酸氧化酶（DAO）降低，D-氨基酸氧化酶控制D-丝氨酸水平，D-丝氨酸水平与ALS相关。这种形式的神经营养因子基因治疗具有极高潜力，因为目前FDA批准的唯一一种ALS治疗方法是利鲁唑，据报道，利鲁唑仅发挥适度的神经保护作用，仅仅几个月就能提高生存率。

病毒感染引起的神经变性

除了一些我们熟知的神经退行性疾病以外，最新的临床前实验还显示，CRISPR/Cas9的治疗作用还延伸到改善由病毒感染引起的神经变性。

丨约翰坎宁安病毒（JCV）

约翰坎宁安病毒（JCV）的致病作用被称为进行性多灶性白质脑病（PML），这是CNS中可能致命的脱髓鞘疾病。JCV作为DNA病毒的性质使其可成为CRISPR/Cas9系统的主要靶标。

丨人类免疫缺陷病毒（HIV）

HIV感染导致免疫失调与自身免疫激活相结合，导致与脑病诱导相关的神经认知障碍，这种病毒引起的主要神经系统疾病是NeuroAIDS。长期感染艾滋病病毒已经证明可以诱导显著的神经元丢失，并在一定程度上导致神经变性。