《Nature Medicine》David Liu领导基因编辑延长了朊病毒病小鼠模型的寿命

　　

麻省理工学院博德研究所和哈佛大学的研究人员已经开发出一种针对朊病毒疾病的基因编辑治疗方法，可以将致命的神经退行性疾病小鼠模型的寿命延长约50%。这种治疗方法使用碱基编辑来改变DNA中的一个字母，将大脑中引起疾病的朊病毒蛋白的水平降低了60%。

目前还没有治愈朊病毒疾病的方法，而这种新方法可能是朝着预防疾病或减缓已经出现症状的患者的疾病进展迈出的重要一步。碱基编辑方法也可能是所有朊病毒疾病患者的一次性治疗方法，而不管导致他们疾病的基因突变是什么。

这项工作是由Broad高级小组领导Sonia Vallabh和Eric Minikel以及Broad核心研究所成员David Liu领导的，这是第一次证明降低朊病毒蛋白水平可以延长感染了人类朊病毒蛋白的动物的寿命。研究结果发表在《Nature Medicine》杂志上。

Vallabh说：“作为一个有耐心的科学家，我经常想，我们现在能够解决这个问题是多么幸运。当我在2011年收到基因检测报告时，世界上从未听说过碱基编辑。有机会使用这些强大的新工具来治疗我们的疾病是一种巨大的荣幸。”

“将我们的疾病模型与这种基因编辑技术结合起来是令人难以置信的，”Minikel说。

“我们的实验室非常幸运有机会与Eric和Sonia合作，他们为这次合作带来了巨大的专业知识，科学严谨性和完全的奉献精神，”Liu说，他是Broad医疗保健变革技术Merkin研究所的Richard Merkin教授和主任。“我们希望这些结果可以为这类重要疾病的一次性治疗的未来发展提供信息。”

Meirui An和Jessie Davis都是Liu实验室的研究生，也是这项研究的共同第一作者。

An说：“朊病毒疾病有很多不同的起源——有些是遗传的，有些是自发发生的，还有一些源于感染——但我们相信这种碱基编辑策略可以应用于所有这些形式的朊病毒疾病。这有可能成为一个非常有前途的战略。”

期待已久的战略

自2012年以来，Vallabh和Minikel一直在研究朊病毒疾病，当时Vallabh的母亲死于一种名为致命性家族性失眠症的疾病，Vallabh发现她遗传了这种致病突变。这对夫妇在Broad建立了一个实验室，专注于在他们有生之年预防和治疗朊病毒疾病。

在2013年CRISPR-Cas9基因编辑技术开发后不久，Vallabh和Minikel开始思考是否可以使用CRISPR来破坏编码朊病毒蛋白的基因。Minikel记得自己当时的想法是：“这里面确实有很有前途的东西。我们应该能做点什么。”

2018年，与Minikel和Vallabh在Broad工作的刘找到他们，提出合作。他的实验室刚刚开发了碱基编辑，这是一种基因编辑方法，可以在DNA中进行单个字母的改变，并可以使用在遗传密码中安装“停止”信号等策略来关闭蛋白质的产生。

Vallabh和Minikel通过研究基因组聚集数据库（gnomAD）等人口数据库了解到，朊病毒基因中自然发生的突变R37X可以降低蛋白质水平，而不会对人体产生有害的副作用。这给了他们希望，使用碱基编辑植入相同的突变可能会预防这种疾病。

“我们意识到这是利用人类遗传学为碱基编辑提供信息的黄金机会，”Minikel说。

大脑交付

在这项新研究中，研究小组表明，碱基编辑器可以有效地将R37X编辑器安装在人类细胞中，并且几乎没有多余的副产品。但研究人员需要将碱基编辑器传送到大脑中。

基于Ben Deverman的载体工程实验室之前的工作，该团队开发了一对腺相关病毒（AAV），用于包装并将碱基编辑机制运送到脑细胞中。然后，他们给感染了人类朊病毒蛋白的小鼠注射AAV。

平均而言，该系统在37%的基因拷贝中安装了R37X编辑，与未接受治疗的小鼠相比，朊病毒蛋白水平降低了50%。这些老鼠的寿命也延长了50%。

科学家们对他们的系统进行了一系列改进，以提高编辑效率，并限制向其他组织的传递。通过改进的系统，他们观察到，在AAV剂量降低6倍的情况下，朊病毒蛋白水平降低了63%。

在未来，该团队希望使碱基编辑货物更小，因为双AAV的生产成本很高。他们还计划开发一种使用启动编辑的策略——它可以安装比单碱基改变更复杂的DNA编辑——来安装一种保护性突变，这种突变不会关闭蛋白质的生产，而是确保朊病毒蛋白本身是良性的。

“要使它成为一种治疗方法还有很长的路要走，”Minikel说。“但看到有这么多的可能性，真的很令人兴奋。”

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