基因編輯治療讓帕金森病 "力挽狂瀾"!

對(duì)于帕金森病，大家并不陌生，傳統(tǒng)療法只能減緩神經(jīng)元的速度，但對(duì)于死去的細(xì)胞無(wú)力回天，只能治標(biāo)不知本。

從神經(jīng)科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，帕金森病本質(zhì)上是人腦中某個(gè)區(qū)域的多巴胺神經(jīng)元大量特異性死亡，這些神經(jīng)元平時(shí)負(fù)責(zé)傳遞運(yùn)動(dòng)信號(hào)，它們一旦死掉太多，來(lái)自大腦的運(yùn)動(dòng)指令便難以下達(dá)給機(jī)體，于是病人便會(huì)出現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)障礙與失調(diào)的癥狀。類(lèi)似這樣因?yàn)樯窠?jīng)元死亡而產(chǎn)生的疾病被稱(chēng)為“神經(jīng)退行性疾病”。

然而尷尬的是，我們的神經(jīng)細(xì)胞卻偏偏不可再生，死一個(gè)少一個(gè)，因此對(duì)于諸如帕金森病這樣的疾病，傳統(tǒng)療法大多只能通過(guò)各種手段減緩神經(jīng)元死亡的速度，對(duì)于已經(jīng)逝去的神經(jīng)細(xì)胞則無(wú)力回天，可謂治標(biāo)不治本。

隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)只要適當(dāng)調(diào)控某些基因，就能讓細(xì)胞出現(xiàn)所謂的轉(zhuǎn)分化現(xiàn)象，也就是從一種細(xì)胞變成另一種細(xì)胞。比如說(shuō)降低Ptbp1基因，就能在體外將其他類(lèi)型細(xì)胞轉(zhuǎn)換成神經(jīng)元。

人類(lèi)大腦中膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量在神經(jīng)細(xì)胞的十倍以上，而且還能不斷產(chǎn)生新的，根本就是取之不盡用之不竭。如果將人腦中的膠質(zhì)細(xì)胞變成多巴胺神經(jīng)元，豈不是正好可以頂替帕金森病患者腦中死去的神經(jīng)元，不就能達(dá)到治病的效果了么。

然而理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，基因表達(dá)是個(gè)非常敏感的事情，多一點(diǎn)少一點(diǎn)都會(huì)有問(wèn)題，而傳統(tǒng)調(diào)控基因表達(dá)的方法往往過(guò)于生猛，經(jīng)常會(huì)矯枉過(guò)正，帶來(lái)難以預(yù)料的副作用。更麻煩的是，傳統(tǒng)方法一般只能在細(xì)胞培養(yǎng)皿里面實(shí)現(xiàn)對(duì)特異類(lèi)型神經(jīng)元的轉(zhuǎn)分化。

因此如何在體內(nèi)安全地實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元的轉(zhuǎn)分化來(lái)治療不同的神經(jīng)退行性疾病就成了臨床上迫切需要解決的問(wèn)題。

而這一切在2020年4月8日有了答案。《細(xì)胞》期刊在線發(fā)表了題為《通過(guò)CRISPR-CasRx介導(dǎo)的膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)元的轉(zhuǎn)分化治療神經(jīng)性疾病》的研究論文。該研究由中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心(神經(jīng)科學(xué)研究所)、上海腦科學(xué)與類(lèi)腦研究中心、神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊輝研究員以及博士后周海波領(lǐng)導(dǎo)完成。

在前幾年，這個(gè)團(tuán)隊(duì)就設(shè)計(jì)了一套基于改造版CRISPR/Cas9的基因激活系統(tǒng)。傳統(tǒng)上，CRISPR/Cas9是一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)靶向切割制定DNA序列的系統(tǒng)，不過(guò)研究團(tuán)隊(duì)將這個(gè)系統(tǒng)中的一部分氨基酸序列做了修改，使之只能精確靶向但不能切割，同時(shí)還給它加了一套可以激活基因的外掛，于是，它搖身一變成了能夠精確激活指定基因表達(dá)的系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)的好處還在于，它比任何傳統(tǒng)的提高基因表達(dá)的工具都更加“溫柔”，只會(huì)對(duì)內(nèi)部存在的基因進(jìn)行調(diào)控，而且一旦細(xì)胞轉(zhuǎn)分化完成，便會(huì)逐漸功成身退，深藏功與名，不再給這個(gè)細(xì)胞惹麻煩。單此一項(xiàng)就大大降低了細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的臨床風(fēng)險(xiǎn)。

除此以外，研究團(tuán)隊(duì)還把這套系統(tǒng)裝載進(jìn)了一個(gè)叫做腺相關(guān)病毒(AAV)的載體當(dāng)中，這些病毒就像是專(zhuān)門(mén)為細(xì)胞設(shè)計(jì)的快遞盒，可以把這個(gè)基因調(diào)控系統(tǒng)精確無(wú)誤地遞送到制定的細(xì)胞當(dāng)中，包括活體動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞，這樣就解決了傳統(tǒng)技術(shù)只能在培養(yǎng)皿中紙上談兵的問(wèn)題。

這一次，該研究團(tuán)隊(duì)利用了一套稱(chēng)為CRISPR-CasRx的系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了一套可以專(zhuān)門(mén)降低膠質(zhì)細(xì)胞中Ptbp1表達(dá)的工具包。他們首先將這套系統(tǒng)用于治療視神經(jīng)節(jié)死亡的小鼠，這些小鼠由于眼中的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞死亡，因此來(lái)自眼睛的視覺(jué)信號(hào)難以傳遞給大腦，只能成為睜眼瞎。

而在給小鼠眼內(nèi)注射這套系統(tǒng)后大約一個(gè)月，研究者就在視網(wǎng)膜視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層發(fā)現(xiàn)了由穆勒膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來(lái)的不同種類(lèi)的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，并且轉(zhuǎn)化而來(lái)的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞可以像正常的細(xì)胞那樣對(duì)光刺激產(chǎn)生反應(yīng)，瞎掉的小鼠也因此恢復(fù)了光明。

在小鼠的視網(wǎng)膜上，紅色圓形的細(xì)胞是再生出的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，可以看到一條一條的紅線匯集到眼睛中間的視盤(pán)(左下黑洞區(qū)域)，這是再生出的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞發(fā)出的軸突，它們將通過(guò)視盤(pán)傳到視神經(jīng)，然后再到大腦研究團(tuán)隊(duì)。

視神經(jīng)部位是連接眼睛和大腦的橋梁。每一條紅色的線是每一個(gè)再生出來(lái)的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞發(fā)出的軸突，通過(guò)這里，這些新生軸突將會(huì)與大腦中處理視覺(jué)信號(hào)的區(qū)域正確相連研究團(tuán)隊(duì)。

于是研究團(tuán)隊(duì)再接再厲，又對(duì)患有帕金森病的小鼠測(cè)試了這項(xiàng)療法。他們將帶有定向抑制Ptbp1系統(tǒng)的AAV注射進(jìn)小鼠的紋狀體(多巴胺神經(jīng)元就是把多巴胺釋放到這個(gè)部位發(fā)揮運(yùn)動(dòng)控制等功能的，而帕金森病患者正是因?yàn)槎喟桶飞窠?jīng)元死亡而患病的)后，果然檢測(cè)到這個(gè)區(qū)域的一部分星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化成了多巴胺神經(jīng)元，而小鼠也逐漸恢復(fù)了比較正常的運(yùn)動(dòng)能力。

對(duì)于神經(jīng)退行性疾病，期待治標(biāo)也能治本！