北卡罗来纳大学研究发现，基因编辑有望成为对抗婴儿神经疾病的工具

教堂山 – 出生时携带有缺陷的母体 UBE3A 基因拷贝的婴儿会患上天使综合征，这是一种严重的神经发育障碍，无法治愈，治疗方法也有限。现在，北卡罗来纳大学医学院的科学家首次证明，基因编辑和基因治疗技术可用于恢复人类神经元培养中的 UBE3A，并治疗天使综合征动物模型中的缺陷。

这项工作发表于 自然 由资深作者、北卡罗来纳大学神经科学中心主任兼 WR Kenan, Jr. 细胞生物学和生理学杰出教授 Mark Zylka 博士领导的研究，为这种衰弱性疾病的长期治疗或治愈奠定了重要基础，同时也为其他单基因疾病的治疗开辟了道路。

“我们的研究表明，多种与 Angelman 综合征相关的症状可以通过 CRISPR-Cas9 基因疗法治疗，”Zylka 说道。“目前，我们正在北卡罗来纳大学教堂山分校临床医生的帮助下开展这项研究。”

Angelman 综合征是由编码泛素蛋白连接酶 E3A (UBE3A) 的基因的母本拷贝缺失或突变引起的。 UBE3A 通常在神经元中被沉默，因此母性缺失 UBE3A 导致大脑大部分区域完全缺乏 UBE3A 酶。这至关重要，因为该酶以蛋白质为目标进行降解，这一过程可维持脑细胞的正常功能。当该过程出现问题时，就会导致 Angelman 综合征，这是一种脑部疾病，症状包括严重的智力和发育障碍、癫痫发作以及言语、平衡、运动和睡眠问题。

“打开父系副本 UBE3A 是一种有吸引力的治疗策略，因为它可以逆转疾病的潜在分子缺陷，”Zylka 说。然而，父系基因被一条长链 RNA 所抑制，该 RNA 以反义方向产生， UBE3A， 它阻止从基因的父本拷贝产生酶。

Zylka 实验室的成员，包括博士后研究员 Justin Wolter 博士和 Giulia Fragola 博士，着手设计一种方法，利用 CRISPR-Cas9 通过破坏反义 RNA 将 UBE3A 酶恢复到正常水平。细胞培养中的初步数据很有希望，Zylka 获得了来自 美国国立卫生研究院， 这 天使综合症基金会以及西蒙斯基金会，在人类神经元和小鼠疾病模型中测试他们的发现。

在里面 自然 论文共同第一作者 Wolter 和 Zylka 实验室的博士后 Hanqian Mao 博士以及 UNC 的同事描述了使用腺相关病毒 (AAV) 基因疗法将 Cas9 蛋白传递到模拟 Angelman 综合征的胚胎小鼠的整个大脑中。由于 UBE3A 对正常大脑发育至关重要，因此早期治疗至关重要。研究人员发现，胚胎和出生后早期治疗挽救了模拟 Angelman 综合征患者核心缺陷的身体和行为表型。值得注意的是，新生儿单次注射 AAV 未沉默的父系 宇部3a 至少持续 17 个月，数据表明这种效果很可能是永久性的。研究人员还证明这种方法对培养的人类神经元有效。

“当我们得到这些结果时，我们非常震惊，”Zylka 说道。“目前针对 Angelman 综合征的其他治疗方法都没有这么长时间，而且治疗的症状也没有这么多。我相信其他人最终会认识到在产前检测导致 Angelman 综合征的突变并在此后不久进行治疗的优势。”

沃尔特补充道：“早期治疗的结果非常令人鼓舞。自从我们了解到可以降低小鼠的 Angelman 综合征的严重程度后，我们现在就专注于改进我们的方法，使其适合用于人类。”

在将这项研究转化为临床应用的同时，Zylka 实验室将与卡罗莱纳发育障碍研究所 (CIDD) 的研究人员合作，识别患有导致天使综合症的基因突变的婴儿的症状。

Zylka 实验室正与 CIDD 主任 Joseph Piven 博士领导的 CIDD 研究人员合作，利用脑成像和行为观察来识别婴儿 Angelman 综合征的相关症状。有传闻称这些婴儿进食困难，肌肉张力降低，但这些和其他早期症状迄今为止尚未得到严格描述。

“我们的想法是利用基因测试来识别可能患上天使综合征的婴儿，在产前或出生前后进行治疗，然后利用这些早期症状作为终点来评估临床试验的疗效，”Zylka 说。“我们的数据和其他研究小组的数据清楚地表明，产前治疗有可能阻止天使综合征的完全发展。”

作为 自然 这项研究中，研究人员还发现，基因治疗载体通过在 CRISPR-Cas9 切割的位点整合到基因组中来阻断反义 RNA。这种所谓的“基因陷阱”可用于破坏其他长链非编码 RNA 和基因。

Zylka 补充道：“我们非常高兴能够继续推进这项工作，希望能够帮助儿童和家庭克服这种令人衰弱的疾病。美国国立卫生研究院、西蒙斯基金会和安格曼综合症基金会的支持对于推动这项工作至关重要。”

除了 Zylka、Wolter 和 Mao，《自然》杂志论文的共同作者还包括 Giulia Fragola 博士（研究时为 Zylka 实验室的博士后）、Jeremy Simon 博士（研究副教授）、James Krantz（Zylka 实验室研究员）、Hannah Bazick（Zylka 实验室研究生）、Baris Oztemiz（Zylka 实验室研究技术员）和 Jason Stein 博士（遗传学助理教授兼北卡罗来纳大学神经科学中心成员）；上述人员均在北卡罗来纳大学教堂山分校工作。

这项研究由美国国立卫生研究院、西蒙斯基金会、安吉尔曼综合症基金会、埃舍尔曼创新研究所和辉瑞-NCBiotech 基因治疗杰出博士后奖学金资助。

(C) UNC-CH

原文来源： WRAL 技术线