ALS基因疗法或可通过HDO进入大脑

用胆固醇修饰的RNA-DNA复合物进入大鼠和小鼠的大脑，在那里它们敲除目标基因。

　　

长期以来，向大脑输送任何治疗药物都是一个挑战，主要原因是血脑屏障，这是一层细胞，将为大脑提供血液的血管与大脑本身分隔开来。现在，在8月12日发表在《自然生物技术》(Nature Biotechnology)上的一项研究中，研究人员发现，带有胆固醇的双链RNA -DNA双链可以进入老鼠和大鼠的大脑，并改变目标蛋白的水平。这一结果为开发针对与肌肉萎缩症和肌萎缩侧索硬化症(ALS)等疾病有关的基因的药物提供了一条可能的途径。

米歇尔·哈斯廷斯(Michelle Hastings)在芝加哥罗莎琳德·富兰克林医学与科学大学(Rosalind Franklin University of Medicine and Science)研究遗传疾病，但她并没有参与这项研究。她说，“有一项研究集中于中枢神经系统的反义寡核苷酸，这真是令人兴奋。”作者“表明它对多个靶点都有效，其中一些与临床相关。”

“让药物通过血脑屏障”

在2015年,东京Takanori Yokota医疗和牙科大学和他的同事发表的一项研究显示,一个所谓的异源双链核酸分子寡核苷酸(HDO)——由DNA短链和带有修饰碱基的寡核苷酸以及一端与脂质结合的互补RNA组成，可成功降低肝脏中的靶mRNA表达。Yokota的团队后来与Ionis制药公司的研究人员联手，以确定HDO是否能够穿过血脑屏障并靶向中枢神经系统中的mRNA。

在这项新的研究中，研究小组显示，针对肿瘤相关的长非编码RNA（Malat1）设计的HDO在大脑和脊髓中实现了更高水平的敲除，当用胆固醇标记并静脉注射时，比用脂质生育酚标记HDO并皮下注射时更有效。在大鼠和小鼠中，敲除的效果与HDO的剂量有关，间隔一周给予四次剂量最有效。静脉注射的与胆固醇相关的单链寡核苷酸并没有敲除Malat1。

“双链寡聚体实际上似乎比单链寡聚体更容易被传递，”该研究的合著者、Ionis制药公司功能基因组学和药物发现副总裁Frank Rigo说。“数据似乎表明，单链寡聚体可能会陷入困境……而且可能不会像双链那样有效地穿过血管”。

“寡核苷酸疗法即将获得批准”

在对Malat1进行初步研究后，研究人员生成了三个临床相关基因的HDOs:

DMPK，它的突变与一种肌肉营养不良有关；可导致亚历山大病的胶质纤维酸性蛋白(Gfap);以及人类超氧化物歧化酶1 (SOD1)，当这种酶突变并植入小鼠体内时，就可以建立肌萎缩性侧索硬化症模型。他们发现DMPK mRNA被敲掉了20%到60%，这取决于他们分析的是哪个中枢神经系统组织。在静脉注射HDO的小鼠的大脑和肌肉中，DMPK蛋白水平下降了约一半。另外两个HDOs的目标显示了更温和的敲除。

“数据似乎很有力，”北卡罗来纳大学医学院(University of North Carolina School of Medicine)名誉教授鲁迪·朱利亚诺(Rudy Juliano)写道。他没有参与这项研究。他补充说，开放性的问题包括，在整个大脑中观察到的大部分影响是否真的发生在神经元中，而不是在支持组织中，如果作者使用的高剂量——每公斤体重50毫克HDO——是有毒的，以及为什么“这种寡聚结构的简单修饰可以克服极其强大的血脑屏障，而血脑屏障限制了更小、极性更少的分子进入大脑。”

“首先让我震惊的是他们使用的巨大剂量。每公斤50毫克是非常高的，”英国开放大学的细胞生物学家大卫·马累表示同意，他没有参与这项工作。他补充说，重要的是要考虑临床应用的剂量。“你可能想要消除大脑中的炎症，比如多发性硬化症。如果你只是提供一种不能有效自我再生的寡核苷酸，你可能需要在相当长的时间内提供相当大的剂量。”

在这项研究中，作者承认当前工作的局限性，Rigo说优化计划已经到位。“理论上，你会想要确定这些脂质是如何进入大脑的。它们使用什么受体和什么系统?”他说道。“我们想要扩大工作，如果它使用一个或两个受体，找出它们是哪些，然后以更具体的方式利用它们。”