科学家研究开发了一种方法来提高杜氏肌营养不良症(DMD)的CRISPR基因编辑效率，这项研究可能对优化其他疾病的基因治疗有意义。这一发现来自德克萨斯大学西南医学中心的一项研究，该研究在小鼠和人类细胞上使用了一种单一的基因编辑技术，以纠正dmd的一个常见突变，dmd是一种致命的疾病，它是由对维持肌肉功能起到关键作用的抗肌萎缩蛋白的丧失引起的。
在测试这项技术时，科学家们发现，调整crispr基因编辑成分的剂量可以显著提高编辑后的基因产生抗肌萎缩蛋白的数量。他们进一步发现，根据DNA的哪一部分被编辑，基因编辑成分的最佳比例发生了变化。领导这项研究的埃里克·奥尔森博士(EricOlson)说：“当我们对抗肌萎缩蛋白(Dystrophin)基因的其他缺陷部分进行CRISPR测试时，调整我们的配方以获得最佳结果可能很重要。”“这一新发现进一步促进了CRISPR作为治疗Duchenne和其他一些疾病的基因治疗方法的使用。”
意想不到的发现
研究者所使用的基因编辑工具分为两种成分，一种是被称为CAS9的酶，它能切割DNA；另一种被称为引导RNA，它就像一个GPS设备，将CAS9酶引导到要编辑的基因组中的特定DNA序列。
Dr. Olson 的实验室团队发明了一种方法，他们将Cas9酶注入到腺相关病毒中，从而修复抗肌萎缩蛋白的缺陷部分。这种腺相关病毒是无害的，它被用于将编辑成分传送到细胞中。同样地，引导RNA也被注入腺相关病毒中，当Cas9在切断特定DNA的时候，诱导其进行自我修复。
这个基因编辑过程，在恢复基因阅读框的情况下，使肌肉纤维产生抗肌萎缩蛋白。Dr. Olson之前在大型哺乳动物、老鼠和人体细胞上进行过该实验，最后都获得了良好的效果。在那些实验中，研究小组使用标准的1:1比例的CAS9酶和引导RNA来修复肌肉中的抗肌萎缩蛋白，让它恢复到正常水平的90%以上。
在针对该基因的一个不同片段的新研究中，他们发现之前的Cas9:引导RNA=1:1不起作用。当基因编辑组件被输送到血流中时，抗肌萎缩蛋白的产生仅恢复到正常值的5％。
通过反复试验，科学家发现使用10比1的引导RNA与Cas9的比例可以对抗肌萎缩蛋白基因的特定片段进行最佳编辑。在CRISPR治疗四周内，在具有常见DMD突变的小鼠中约90％的肌肉和心脏纤维中抗肌萎缩蛋白的产生得以恢复。“这很令人惊讶，”该研究的第一作者Yi-Li Min博士说。“我们总是使用等量的两种病毒来提供引导RNA和Cas9，并没有考虑改变比例。”
有缺陷的外显子
DMD是男性中最常见的致命遗传性疾病，导致了患者肌肉萎缩和心脏功能的衰竭，以及在三十岁左右过早死亡。由于肌肉退化，病人们不得不一直坐在轮椅上，最终将因横膈膜肌肉萎缩依靠呼吸机生活。尽管几十年前科学家就知道在抗肌萎缩蛋白基因79个外显子中任何一个有缺陷就会导致这种疾病，但依然没有有效的治疗方案。
Olson博士发表了许多他的实验室做的研究，通过对DNA上目标位点的简单切割来纠正这种变异，其中包括他最近的一项缺失44号外显子的研究。他的实验室开发了CRISPR的技术来靶向治疗DMD患者中最常见的五种基因缺陷，这五种基因缺陷占了世界DMD病例的一半。对缺失44号外显子的临床治疗也是这最常见的基因变异热点之一，大概能够使12%的病人得到改善。
这项技术尚未被批准用于临床，但奥尔森博士的研究小组在去年发表了一项科学研究表明CRISPR对51号外显子的编辑阻止了DMD狗病情的发展，从而向这一目标迈出了重要一步。
在实施基因编辑后的几周内，DMD狗体内所有肌肉组织中缺失的抗肌萎缩蛋白被恢复，包括92%的心脏修复和58%的呼吸所需的主要肌肉——横膈膜的修复。科学家们估计，抗肌萎缩蛋白有15%的表达，就能对患者有显著地帮助。实验室正在对狗进行长期研究，以观察抗肌萎缩蛋白水平是否保持稳定，同时确保基因编辑不会产生不良副作用。
奥尔森博士希望在狗之后的下一步是一个临床试验，这将是德州大学西南医学中心的其中几个基因治疗项目，这些项目将在未来几年内启动，为了解决许多致命的儿童疾病。“在临床上使用这项技术之前，我们还有更多的工作要做，” 奥尔森博士说，“但看到我们已经走了这么远，真是激动人心。”
该研究得到了Exonics Therapeutics Inc.公司的部分支持，以及美国国立卫生研究院，参议员Paul D. Wellstone肌肉萎缩症合作研究中心，Robert A. Welch基金会，美国PPMD和CureDuchenne的资助。
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