CRISPR：首個大型動物研究證實基因療法有望根治肌萎縮

　　誰都希望自己的寶寶健健康康，但有些時候，偏偏會發生一些事與愿違的意外。遺傳病就是這樣的例子。看起來健康的夫婦二人，生下的寶寶卻會出現奇怪的癥狀。直到做了基因檢測才發現，寶寶是得了先天性遺傳病。

　　在諸多遺傳病里，杜氏肌營養不良大概是最為人所熟知的疾病之一。全世界范圍內，大約有30萬名兒童正飽受這種疾病的困擾，其中絕大多數是男孩。這是因為導致杜氏肌營養不良的基因dystrophin位于X染色體上，而男性基因組里又只有一條X染色體。因此一旦這個基因發生突變，就會導致疾病的產生。

　　今天的頂尖學術期刊《科學》上，刊發了一項重量級的文章。來自德克薩斯大學西南醫學中心的Eric Olson教授團隊證實，利用CRISPR基因編輯技術，我們有望治療，甚至是根治杜氏肌營養不良。這一設想已在大型動物中得到了驗證。CRISPR技術的領軍人物之一Jennifer Doudna教授在聽到這則報道后表示“自己難以控制興奮之情”。

　　那么，這項如此引人關注的突破，究竟是怎么完成的呢？這要從dystrophin基因的結構說起。在人體內，dystrophin是最大的基因之一，由79個獨立的編碼區域（外顯子）組成。這就像是一幅巨大的拼圖，每一塊拼板都需要放對位置。一旦其中的某一塊拼板出現突變，就可能會影響到整體的結構，最終影響基因功能。

　　這條基因的結構有點像拼圖，需要每一塊拼板的正確拼接（圖片來源：Pixabay）

　　據統計，在杜氏肌營養不良患者里，第45號到第50號拼板間，很容易出現突變，這大概占了總體患者比例的13%。這些突變會讓第51塊拼板顯得格格不入，怎么放都別扭。最后，細胞一怒之下，索性不去完成這幅拼圖。這就導致了患者體內的關鍵蛋白缺失，引起癥狀。

　　了解了致病機理后，研究人員們開發出了一種新的方法。既然第51號拼板形狀特殊，是個“刺頭”，那我們直接跳過它，把52號拼板接上來，會發生怎樣的結果呢？可喜的是，第52塊拼板看上去是一個“百搭”，哪怕中間缺了幾塊，它也能和之前的拼板較好地融合。

　　那有人就問了，強行把52號拼板和其他拼板結合在一塊兒，難道不會出事嗎？許多研究表明這樣的擔心是多余的。的確，這樣的做法會讓dystrophin蛋白的成品里少掉幾塊拼板，但這總比沒有強。而且，截短的蛋白，看起來功能也沒有受到什么影響。基于這個原理，新藥研發人員們已經開發出了一種叫做Exondys 51（eteplirsen）的療法，并在2016年得到了美國FDA的加速批準，來到了患者身邊。

　　說了這么多，故事看起來已經有了一個圓滿的結尾，但我們還沒有介紹這篇《科學》上的研究呢！回到eteplirsen這個療法。盡管它能幫助患者重新產生dystrophin蛋白，但它的療效究竟有多好，卻一直是個討論的熱點。美國科學促進會（AAAS，也是《科學》雜志的主辦者）在一篇報道中指出，在新型療法的作用下，患者體內的dystrophin表達水平，大概只有正常水平的1%。它究竟能取得多好的療效，也就因人而異了。

　　而這正是本篇《科學》論文的突破所在。首先，研究人員們選擇了犬類模型，這些動物的dystrophin基因第50號拼板出現了突變。隨后，研究人員們利用CRISPR基因編輯技術，在第51號拼板前切開了個小口子。而細胞為了修復這個小口子，會產生一系列潛在的效應。它有可能讓第51號拼板的邊緣變得順滑，讓它與第49號拼板順利連接；也有可能讓第51號拼板出現問題，使細胞在合成蛋白時也跳過它，而把49號拼板與52號拼板直接連在一起。

　　不管結局是哪一種，研究人員們都相信，這可以恢復dystrophin蛋白的生產。

　　而為了讓身體里數十億的肌肉細胞都能經過CRISPR的改造，研究人員們進一步使用了腺相關病毒（AAV）遞送技術，把這套基因改造的系統送往全身各處。隨后，他們使用免疫熒光技術，觀察dystrophin蛋白的表達情況。熒光越強，就說明蛋白合成得越多。

　　在所觀察的兩只實驗組小狗中，研究人員們欣喜地發現，顯微鏡下，是一片綠色的熒光。初看之下，這與正常動物的表達水平極為接近。定量分析則發現，取決于肌肉細胞類型的不同，dystrophin的表達量范圍是正常數值的3%-90%左右。而在心肌細胞內，高劑量的基因療法，讓dystrophin蛋白的表達量達到了正常值的92%！

　　為了獲取實驗數據，這些動物被實施了安樂死，因此我們無法得知它們是否能終身免于杜氏肌營養不良的癥狀，但Olson教授指出，這些“令人熱淚盈眶”的發現開了一個好頭。未來，他們也將擴大動物實驗的規模，以求在人類試驗前，獲取足夠多的安全信息。

　　當然，即便這項研究能夠轉化為獲批問世的療法，它依舊有著一定的局限性。由于杜氏肌營養不良帶來的癥狀是不可逆轉的，患者需要在生命的早期接受治療。此外，研究人員們也要通過長期研究確認，基于CRISPR的方法不會增加患者得癌癥的風險。

　　但即便如此，這依然是諸多患者少有的治療選擇。在這個屬于基因療法的時代，CRISPR能帶來多少驚喜？我們拭目以待！