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为解决遗传性神经肌肉疾病（NMDs）治疗难题，研究人员开展 AAV - 基于的基因疗法研究。结果显示多种疗法对 SMA 和 DMD 有潜力，CRISPR/Cas9 技术带来突破。推荐阅读，助您了解该领域前沿进展，把握科研新方向。
在医学的神秘世界里，有一种疾病常常让患者和家属们忧心忡忡，它就是神经肌肉疾病（NMDs）。这可不是一种普通的疾病，它涵盖了所有因运动单位异常引发的病症，会影响脊髓的运动神经元、神经肌肉接头或者肌肉组织。而且，大部分神经肌肉疾病属于遗传性退行性疾病，全球大约每 2000 人中就有 1 人受其困扰。想象一下，这些患者的生活就像被一层阴影笼罩，行动不便、身体逐渐衰弱，给他们的身心都带来了极大的痛苦。
随着科技的飞速发展，基因测序技术取得了重大突破。这就好比给医学领域装上了一个 “超级放大镜”，让我们能够更清晰地看到疾病的本质。借助这项技术，医生们能够更精准地对遗传性 NMDs 进行分子诊断，从而开发出针对疾病根源的精准治疗方法，而不再仅仅是缓解症状。基因疗法，作为一种前沿的医学技术，应运而生。它就像一把神奇的钥匙，有望打开治愈这些疑难杂症的大门。
然而，目前的基因疗法虽然取得了一些进展，但仍面临着诸多挑战。例如，对于脊髓性肌萎缩症（SMA）和杜氏肌营养不良症（DMD）这两种常见的遗传性 NMDs，现有的治疗方法要么价格昂贵，让许多家庭不堪重负；要么疗效有限，无法从根本上治愈疾病。而且，由于个体差异，患者对治疗的反应各不相同，很难预测治疗效果。因此，开发更有效的基因疗法，寻找能够预测治疗效果的生物标志物，成为了医学研究的当务之急。
为了攻克这些难题，研究人员们展开了不懈的努力。他们在《Journal of Biomedical Science》期刊上发表了名为 “Adeno - associated virus - based gene therapy for genetic neuromuscular diseases: current progress and future perspectives” 的论文。通过深入研究，他们发现腺相关病毒（AAV）载体在基因治疗中具有巨大的潜力，多种基于 AAV 的基因疗法在治疗 SMA 和 DMD 方面展现出了良好的前景，同时 CRISPR/Cas9 技术也为基因治疗带来了新的突破。这些发现为未来治愈遗传性 NMDs 奠定了基础，也为其他神经退行性疾病的基因治疗提供了参考。
在这项研究中，研究人员主要运用了基因治疗技术和 CRISPR/Cas9 基因编辑技术。基因治疗技术就像是一个 “快递员”，把正常的基因传递到患者的细胞中，让细胞能够正常工作；而 CRISPR/Cas9 基因编辑技术则像是一把 “分子剪刀”，可以对基因进行精确的修改，纠正错误的基因信息。
成功的 SMA 基因疗法，辅以适用于各年龄段患者的 ASO 和小分子疗法
SMA 是一种常染色体隐性神经退行性疾病，主要是由于生存运动神经元 1（SMN1）基因突变或缺失引起的。这就好比是细胞里的一个重要 “零件” 出了问题，导致脊髓运动神经元退化，患者的肌肉会逐渐萎缩、无力，严重影响生活质量，甚至危及生命。而且，SMA 是影响幼儿的常见遗传疾病之一，也是婴儿死亡的主要原因之一。
曾经，SMA 被认为是一种无法治愈的疾病，但研究人员并没有放弃。他们发现，人类基因组中有一个与 SMN1 基因高度相似的 SMN2 基因，虽然它产生的功能性 SMN 蛋白较少，但却是 SMA 患者生存的关键。于是，研究人员开始尝试通过各种方法来增加 SMN 蛋白的水平。
经过多年的努力，终于有了令人振奋的成果。两种药物 nusinersen（一种反义寡核苷酸药物）和 risdiplam（一种小分子口服药物）被批准用于治疗 SMA。nusinersen 就像是一个 “修补匠”，它能够结合到 SMN2 前体 mRNA 的内含子上，促进外显子 7 的包含，从而增加功能性 SMN 蛋白的产生。在临床研究中，接受鞘内注射 nusinersen 的婴儿和儿童，运动功能都有了显著改善，婴儿的存活率也明显提高。risdiplam 则像是一个 “聪明的使者”，它可以口服，并且能够穿透进入各种组织，在小鼠模型中，它不仅能提高 SMN 蛋白水平，还能改善运动功能、延长生存期。在临床试验中，对于 1 型、2 型和 3 型 SMA 患者，risdiplam 也展现出了良好的疗效。
但是，这两种药物也存在一些不足之处。比如，它们的价格非常昂贵，给患者家庭带来了沉重的经济负担；而且需要终身重复给药，这对患者和医生来说都是一个不小的挑战。因此，研究人员又把目光投向了基因替代疗法。
一种名为 onasemnogene abeparvovec 的基因替代疗法应运而生。它利用携带 SMN1 基因的自我互补腺相关病毒 9 型载体（scAAV9 - SMN1），就像给细胞送去了一个新的、正常的 “零件”。在小鼠模型中，单剂量静脉注射 scAAV9 - SMN1 成功增加了中枢神经系统和外周组织中功能性 SMN 蛋白的表达，延长了小鼠的寿命，改善了运动功能。在临床试验中，接受这种疗法的 1 型 SMA 患者也表现出了更好的运动功能，达到了运动里程碑，生存期也更长。
除了这些，研究人员还在不断探索其他潜在的治疗靶点。比如，通过 AAV 介导递送 UBA1、STAS、PLS3 等蛋白编码基因，以及 miR - 23a、miR - 34a 等微小 RNA 和其他小非编码 RNA，在小鼠模型中都取得了一些积极的成果。这些研究就像是在黑暗中点亮了一盏盏明灯，为 SMA 的治疗开辟了新的道路。
DMD 的基因疗法：辅以适用于特定年龄段患者的 RNA 和小分子疗法
DMD 是一种危及生命的 X 连锁隐性疾病，也是最常见的遗传性神经肌肉疾病。它是由于 DMD 基因突变，导致功能性肌营养不良蛋白缺失或水平不足。就好像肌肉失去了一层 “保护铠甲”，变得脆弱易损，患者会出现进行性肌肉无力、运动功能障碍等症状，最终可能失去行走能力，还会引发心肌病、呼吸衰竭等严重并发症。
目前，虽然先进的多学科护理和类固醇治疗在一定程度上改善了 DMD 患者的生存状况，FDA 也批准了两种针对 DMD 抗炎致病过程的药物 vamorolone 和 givinostat，但这些治疗方法都无法从根本上治愈疾病。
在基因治疗方面，一些旨在恢复缺失的肌营养不良蛋白的治疗方法已经获得 FDA 批准，比如使用预先设计的反义寡核苷酸（ASO）诱导 DMD 基因外显子跳跃，使患者能够产生具有部分功能的肌营养不良蛋白。同时，基于 AAV 的基因替代疗法也在不断发展，delandistrogene moxeparvovec 已被 FDA 批准用于治疗 DMD。然而，这些现有疗法存在局限性，例如 ASO 疗法受基因突变的限制，受益患者数量有限；AAV 载体的包装容量有限，限制了大基因的递送。
为了克服这些问题，研究人员进行了一系列探索。一种新型的基因替代技术，利用分裂内含子介导的蛋白质反式剪接，成功在 DMD 小鼠模型的横纹肌中表达了大的肌营养不良蛋白，显著改善了小鼠的生理状况。这一成果就像是找到了一把新的 “钥匙”，为 DMD 的治疗带来了新的希望。
揭开基因治疗的突破：探索基因编辑
CRISPR/Cas9 技术的出现，为基因治疗带来了革命性的变化。它就像是一把精确的 “基因手术刀”，可以对基因进行靶向修改，为治愈遗传性 NMDs 带来了新的希望。
在 DMD 的治疗研究中，研究人员采用了多种 CRISPR 介导的基因编辑策略。双切外显子切除策略通过使用两个单向导 RNA（sgRNA）靶向去除肌营养不良蛋白基因中的特定外显子，从而恢复阅读框，产生功能性肌营养不良蛋白。虽然这种方法在一些研究中成功恢复了肌营养不良蛋白的功能，但它存在编辑效率低和脱靶效应等问题。
单切基因编辑策略则使用单个 sgRNA 靶向内含子 - 外显子边界或剪接信号序列附近区域，通过非同源末端连接（NHEJ）机制引入单个双链断裂（DSB），可以实现外显子跳跃或外显子重编，恢复功能性肌营养不良蛋白的产生。这种方法相比双切策略，具有更高的编辑效率和更低的脱靶效应，但编辑效率会因突变和靶位点而异。
靶向基因插入策略，包括基于同源性定向修复（HDR）和基于 NHEJ 的同源性独立靶向整合（HITI）。HDR 依赖于活跃的细胞分裂，在成熟的肌纤维等非分裂细胞中效率较低；而 HITI 则可以在分裂和非分裂细胞中发挥作用，已成功应用于 DMD 小鼠模型，恢复了骨骼肌和心肌中的肌营养不良蛋白表达。
碱基编辑系统也是一种重要的基因编辑策略，包括胞嘧啶碱基编辑器（CBEs）和腺嘌呤碱基编辑器（ABEs），可以直接修复点突变或通过修饰剪接位点诱导外显子跳跃。虽然碱基编辑器存在一些问题，如 CBEs 的脱靶效应，但 ABEs 相对具有更高的特异性和更低的脱靶活性。
目前，虽然只有一种针对 DMD 的体内基因编辑策略正在进行临床试验，但这些研究成果为 DMD 的治疗提供了多种潜在的选择。
对于 SMA，虽然目前还没有基因编辑疗法进入临床试验，但研究人员也在积极探索。通过 CRISPR/Cas9 技术纠正 SMN2 剪接，以及利用 AAV 载体进行碱基编辑将 SMN2 基因转化为 SMN1 基因等研究，都在小鼠模型中取得了一定的成果。这些研究为 SMA 的治疗带来了新的思路和希望。
开拓未来应用：生物标志物
在精准医学的时代，生物标志物的作用至关重要。它就像是医生手中的 “指南针”，可以帮助医生制定更有效的个性化治疗方案，预测治疗反应。
以 SMA 为例，患者对现有治疗的反应各不相同，很难预测疗效和优化治疗方案。虽然 SMN2 基因的拷贝数常被用来预测疾病的发病年龄、生存率和表型严重程度，但它并不是一个完美的指标。因为不是所有的 SMN2 拷贝都是等效的，还存在 SMN 非依赖性遗传修饰因子，而且外周组织也对 SMA 的病理有重要影响。
因此，寻找可靠的生物标志物成为了研究的重点。微小 RNA（miRNA）作为一类小的非编码 RNA，在神经肌肉疾病中发挥着重要作用，被认为是有前途的 SMA 生物标志物候选者。它在运动神经元发育和疾病中扮演着重要角色，并且在生物流体中稳定存在，易于检测。研究发现，一些 miRNA 在 SMA 患者中表达失调，可能作为预后或预测 SMA 的生物标志物。但是，目前还没有报道的 miRNA 被测试用于预测基于 AAV 的基因疗法的治疗效果，因此还需要更多的临床数据来验证。
总的来说，这项研究在遗传性 NMDs 的基因治疗领域取得了重要进展。对于 SMA 和 DMD 这两种疾病，研究人员不仅在现有治疗方法的基础上进行了深入研究，还探索了新的基因治疗策略和潜在的生物标志物。这些成果为未来治愈遗传性 NMDs 带来了希望，为患者们点亮了一盏明灯。虽然目前还面临着一些挑战，比如寻找更有效的治疗靶点、提高基因治疗的安全性和有效性、确定可靠的生物标志物等，但研究人员的努力和突破为后续的研究奠定了坚实的基础。相信在不久的将来，随着研究的不断深入，遗传性 NMDs 将不再是难以攻克的难题，患者们也将迎来新的希望和曙光。
