表观基因组编辑减少了小鼠焦虑

一项研究发现，一种基于CRISPR的系统可以逆转青少年酗酒导致的表观遗传变化，减少小鼠成年后的成瘾行为，这表明表观基因组方法有朝一日可能有助于治疗酒精使用障碍患者。

　　

全世界有1500多万人在与酒精使用障碍作斗争，这是一种慢性复发疾病，可对一个人的身体、情绪和精神健康造成严重后果。尽管这种病很普遍，但治疗酒精成瘾的有效药物很少，而且在寻求治疗后的4年内，复发的风险可高达90%。

现在，5月4日《科学进展》(Science Advances)的一项研究发现，编辑基因组非编码、调控区域的表观遗传标记，可以减少幼年酗酒的老鼠的酒精寻求和焦虑行为。虽然这项技术还远远不能治疗人类的酒精使用障碍，但芝加哥伊利诺伊大学的研究人员表示，这一发现可能为未来的治疗铺平道路。

“这篇论文太棒了，”宾夕法尼亚大学成瘾神经科学家伊丽莎白·海勒(Elizabeth Heller)告诉《科学家》杂志，她没有参与这项研究。“这显然让每个人都很兴奋，因为这意味着我们可能有某种治疗酒精成瘾的方法。”

以酒精表观基因组为目标

研究发现，青少年时期的酗酒会增加酒精成瘾、焦虑、抑郁以及成年后其他一系列令人衰弱的心理健康问题的可能性。研究人员还将大脑发育过程中长期接触酒精与大脑中深刻、长期的表观遗传变化联系起来，为早期酗酒对行为的持久影响提供了可能的机制解释。

在之前的工作中，这项新研究的作者发现，青少年时期的酗酒会改变表观基因组，特别是在Arc基因(活动调节的细胞骨架相关蛋白)的增强子区域，它会放大Arc基因的产生。Arc基因编码Arc蛋白，是突触可塑性的关键调节器。

“Arc在树突棘和突触的调节中起着非常重要的作用……[和]突触交流，”研究的合著者，伊利诺斯大学的神经科学家Subhash Pandey说。此前，他和他的合作者将Arc表达的下降与成年后饮酒障碍和焦虑的易感性联系在一起。

研究小组发现，早年饮酒导致基因增强区域发生变化，导致大鼠杏仁核(大脑情绪处理中心)Arc表达减少。他们还发现，在有酒精使用障碍的人死后脑组织样本中，Arc的表达减少，这些人在很小的时候就开始喝酒。

研究人员想测试他们是否可以使用表观基因组编辑逆转这些变化。因此，他们采用了CRISPR-dCas9系统。与其广泛使用的姊妹系统CRISPR-Cas9一样，CRISPR-dCas9以单个基因为目标，但它不是剪切和修改DNA序列，而是通过乙酰化组蛋白和其他转录相关蛋白，修改染色质在特定基因区域的浓缩程度。改变了转录增强激活蛋白获取基因序列的难度。

在一项实验中，研究人员在一些小鼠生命的第27到41天(年龄大致相当于10到18岁的人)间歇性地让它们接触酒精。通常情况下，有这种程度酒精接触的小鼠在成年后饮酒会增加。在禁食一段时间后，研究作者通过病毒载体对大鼠的杏仁核进行了CRISPR基因编辑治疗。最后，他们测试了没有接触酒精的小鼠，以及与年龄匹配的对照组，通过测量小鼠在有选择的情况下喝酒而不是喝水的频率。他们还测试了小鼠的焦虑水平，方法是把它们放在一个有一半被黑暗笼罩的迷宫中，并测量它们在光照下的总时间。更焦虑的小鼠往往更喜欢黑暗的一面所感知到的安全，并且探索得更少。

治疗后，研究人员观察到Arc的表达水平恢复到饮酒前的基线水平。但更引人注目的是，成年小鼠表现出更少的类似焦虑的行为，它们的酒精消费量也减少了。相反，当研究人员给没有饮酒史的小鼠注射增加组蛋白甲基化和降低Arc表达的表观基因组改变系统时，这些动物表现出了类似焦虑的行为和饮酒的增加。

“当我们看到对行为表现型的影响时，那是我们激动人心的时刻。”

巴塞罗那庞培法布拉大学(University of Pompeau Fabra)研究食物成瘾的神经科学家埃琳娜·马丁·加西亚(Elena Martin Garcia)说，“表观遗传学现在是一个热门话题”。加西亚研究食物成瘾，但没有参与目前的工作。她说，很多研究表明，表观遗传学与成瘾有关，但“没有很多研究显示出一种它们可以验证的机制”，就像这项研究一样。

Pandey和同事们承认，Arc的表观遗传调控影响上瘾相关行为的确切途径仍然是一个谜。他们解释说，Arc是一种即时早期基因，这意味着它的表达或缺乏会影响其他基因的表达，因此需要进一步的研究来解开和描述它的级联效应，以更精确地识别成瘾行为的分子基础。

虽然在基于CRISPR的治疗被批准用于人类之前，还有很多工作要做，但他指出了一些障碍，比如治疗的交付和表观遗传治疗的潜在脱靶效应。作者在成年期提供基于CRISPR的治疗尤其令人鼓舞，因为大多数从青春期开始与慢性酒精成瘾作斗争的人成年后会寻求治疗，而且很少有治疗选择存在。她说:“令人难以置信的是，投资如此之少，正在进行的(治疗)也如此之少。”

她补充说，尽管开发出了潜在的治疗方法，“我们需要消除(上瘾)的污名。”