RNA靶向的RCas9有望治疗I型强直性肌营养不良

在一项新的研究中，研究人员证实，靶向RNA的CRISPR-Cas9（RCas9）基因治疗可以降解毒性RNA，几乎完全逆转强直性肌营养不良小鼠模型的症状。

　　

I型强直性肌营养不良症（DM1）是最常见的成人发作性肌营养不良症。DM1的主要特征是肌强直，进行性肌无力和消瘦，以及广泛的全身症状。DM1属于一大类微卫星疾病，与特定基因内简单重复元件的扩增有关。这种常染色体显性疾病是由DMPK基因3'-UTR中CTG重复序列的扩增引起的，其发病机理至少部分是由毒性RNA功能获得机制介导的。表达突变DMPK转录本的DM1细胞的分子标志是核RNA位点。它们的存在会损害宿主细胞，导致广泛的异常。现在，DM1已成为疾病发病机制的RNA毒性模型的范例。

CRISPR-Cas9是越来越多地用于纠正导致各种疾病的遗传（DNA）缺陷的技术。几年前，加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员重新定向了该技术，而是用一种称为RNA靶向CRISPR-Cas9（RCas9）的方法修饰RNA。在一项新研究中，研究人员证实，一定剂量的RCas9基因治疗可以降解有毒RNA，几乎完全逆转强直性肌营养不良小鼠模型的症状。相关研究结果最近在线发表在“Nature Biomedical Engineering”杂志上，标题为“The sustained expression of Cas9 targeting toxic RNAs reverses disease phenotypes in mouse models of myotonic dystrophy type 1”。

通常，研究人员可以使用CRISPR/Cas9技术快速删除，插入或改变一部分DNA序列。在gRNA的指导下，Cas9靶向DNA中的特定位点并形成双链断裂（DSB）。在DSB修复期间，通过非同源末端连接（NHEJ）或同源定向修复（HDR）途径引入一种或多种遗传变化。RCas9的作用类似，但Cas9被引导至RNA分子而不是DNA。

研究人员先前证明，RCas9可以有效，特异性地消除重复的RNA，包括在患者来源的细胞模型中引起DM1的CUG重复序列。受基于基因疗法的方法促进遗传疾病的靶向，长期治疗的潜力的启发，他们在这里进一步评估了RCas9在DM1预测动物模型中的潜在临床效用。

研究人员利用表达由人骨骼肌动蛋白ACTA1启动子（HSALR模型）驱动的250个CUG重复序列的小鼠模型作为已建立的DM1临床前模型。他们通过肌肉注射或全身给药的方式评估了AAV包装的RCas9系统，该系统以模拟成人发病疾病的潜在治疗方法，在该模型中靶向CUG重复。Rcas9将异常重复RNA减少了50%以上，并根据组织而改变。治疗后，肌张力障碍小鼠与健康小鼠几乎相同。

双载体治疗方案。图1. RNA靶向的Cas9和sgRNA的双载体施用的处理方案。（Batra R，et al.2020）

起初，研究人员担心来自细菌的Rcas9蛋白可能在小鼠中引起免疫反应并迅速消除。所以他们试图在治疗期间短暂地抑制免疫系统。他们的研究表明，通常与AAV给药联合使用的瞬时免疫抑制足以促进小鼠中持续的转基因表达，而没有明显的不利免疫效应。越来越多的证据表明，在发育中的特定时间或特定组织中治疗性转基因的表达足以诱导对转基因的耐受性。这些结果揭示了在小鼠大组织体积中持续RCas9表达的第二条途径。

通常，该研究表明RCas9和潜在的其他RNA靶向CRISPR方法解决疾病的潜力。但是，基于RCas9的疗法是否可以在人类中起作用，或者它们是否会引起有害的副作用（例如不良的免疫反应）还有待观察。这种方法对患者的进步将依赖于大型动物的未来研究，以进一步评估安全和长期治疗所需的安全性，剂量水平和免疫抑制方案。

Batra R, et al. The sustained expression of Cas9 targeting toxic RNAs reverses disease phenotypes in mouse models of myotonic dystrophy type 1. Nature Biomedical Engineering, 2020: 1-12.