什么是体细胞不稳定性？

我们喜欢把DNA看成一种稳定的蓝图，一种将我们细胞，器官和身体构建成一个完整整体的基础板块。然而，DNA就像任何好的计划中都存在的动态并且可以被更新的板块。 我们的身体是由蛋白质构成的，RNA信息是构成蛋白质的铺路石，而DNA则是创造RNA的基本模版。由于这个原因，DNA需要被不停的检查，维护以及修复。事实上，我们的细胞自身带有DNA修复蛋白，它的存在会保证我们的DNA一直会处于最优良的状态。

然而，这种修复蛋白有时候也会犯错。当DNA本身已经有问题时，比如HD突变造成多余的CAG重复部分会使DNA的维护工作变得更加困难。如果你试着把一张地图重新折起来，你会发现最后得到的那沓纸会比原来叠起来的大小还要大两倍。当DNA修复出现异常时，DNA重复的部分会变得不稳定。在亨廷顿病中，这意味着在HD患者的一生中，在他们的大脑和身体中的一些细胞中，已经扩增的HD基因甚至会进一步扩增出现更多的CAG重复。这种情况被就叫做体细胞不稳定性。

亨廷顿蛋白中带有的重复次数越多，表现就会越差，有毒累积与脑细胞中的细胞修复的效果会越差，并且细胞正常的功能也会受损。因此，越来越长的亨廷顿蛋白的形成可能是HD随着年龄的增长、对人的影响越来越大的因素之一。在过去的几年里，大型基因研究已经确定了体细胞不稳定性会导致HD症状更早地发生。HD研究者们现在正在更加深入地了解体细胞不稳定性是在何时，何处发生与其发生的原因。了解这些知识后，他们就会着手开发可以与CAG重复扩增对抗的手段与药物，现阶段已有新的公司用于临床研究。

体细胞不稳定性会在何时发生？

由于HD有一个已知的基因导致的病因（DNA编码中过多的CAG重复），成年人可以通过对血液进行基因检测来确定他们的症状是不是HD或者他们以后的生活中是否会出现HD症状。这个检测会检验出一个人亨廷顿基因内存在的CAG重复数量。因为每个人的每个基因都从父亲与母亲那里遗传了两份拷贝，几乎全部患有HD的人都会有一份带有“正常”CAG数量（10-26个）的基因，以及一份带有“扩增”CAG数量（36-40个以上）的基因。这些基因会存在在于身体内的每一个细胞里，而那份带有“扩增”的基因正是导致HD的因素。如果你想要深入了解不同的 CAG数量意味着什么，可以查看这篇文章（(https://zh.hdbuzz.net/222)）。

由于过度的CAG重复会导致其不稳定，一个从父母那里遗传扩增后的基因拷贝的小孩不一定会有与父母完全一样的CAG数量—比如有时候父亲有41个，他的儿子有40个，而他的女儿有48个。CAG重复的长度会影响发病的年龄，所以即使这些家庭成员关系紧密，他们出现症状时的年龄可能非常不同。这种每一代CAG重复数都会改变的现象也被称作“胚系不稳定性”。

体细胞不稳定性和胚系不稳定性不同，因为它只在一个人的一生历程中发生，并且它只会在身体和大脑的某一个部分或大脑发生。举个例子来说，一个HD患者在25岁时通过基因检测的结果是42个CAG重复数，在很多年后他血液的的基因检测的CAG重复值应该还会42。因为体细胞不稳定性在血液细胞中变动的频率是非常低的，但是针对脑细胞的检测对于活着的患者来说是十分难以展开的。然而，我们要感谢那些在死后捐献自己大脑的HD患者们，他们的贡献为科学家调查脑部体细胞不稳定性创造了机会。 不同于血液检测即使历经多年后仍一样的CAG重复数，HD患者脑细胞内的CAG数量在30年内可以由42变为45，60，甚至1000。

什么基因会影响体细胞不稳定性—以及我们为什么要关注这个？

“观察性研究在计划药物试验中是必不可少的，帮助研究人员做出明智的决定，什么时候应该给病人治疗，应该遵循什么治疗方案。 ”

在过去的几年里，包含几千人在内的基因研究已经为体细胞不稳定性和DNA修复的几个重要因素提供了线索。有一项发现表明个体体内持续扩增的CAG重复可以导致HD症状比预料的更早发生。另一个重要发现是DNA的基因修复中仅仅一个组成字母的不同会影响HD发病的年龄，详见（https://zh.hdbuzz.net/217）。 几年之前的一个大型研究项目表明一种略微不同版本的修复基因（这种基因被称作FAN1）会给患者发病开始的时间带来巨大的不同。

FAN1 正常来说会通过帮助分离黏在一起的双螺旋链来促进DNA修复。没有FAN1的话，备份DNA作用机理会在CAG重复时受阻，并导致意外的基因复制。2020年6月公布的一份研究深入研究了FAN1和它在HD中扮演的角色。 实验是由哈佛医学院的Jong-Min Lee博士带队，联合了美国与英国HD基因研究组织完成的。他们发现基因内或多或少的FAN1蛋白会决定一个人带有哪一种FAN1基因排列，并且这会决定基因修复能力的略微的或好或坏。通常来说，FAN1基因里的这些极小差别无关紧要，但当一个人是HD患者时，出色的基因修复功能是至关重要的。特定的FAN1基因排列持有者产生发病症状的时间会有比预期早很多或晚很多。

此外，除了FAN1基因，还有很多其他基因会影响HD的发病年龄，这些基因都被称作“基因修饰因子”。现在，这些不同的基因改变并不是HD专家或者遗传咨询师可以检测出来的。然而，最近的研究表明筛查HD患者的FAN1和其它影响发病年龄的遗传修饰因子可能在将来有用。这一项个性化的手段可以更好的预测个体的发病时间以及发病进程，医学试验也因为参与者能够及时参加得以以更快速度和更小规模地进行。重要的是，对FAN1和其他DNA修复基因对于HD的作用的深入了解已经导向了用于改进DNA修复和CAG扩增现象的新治疗策略。当然，这一切离不开参与者投入的时间，经历和用于观察研究的血液样本。

体细胞不稳定性会发生在哪里？

体细胞不稳定性不同程度地发生在身体的每一个部分，不同细胞之间存在的体细胞不稳定性是大相径庭的。举个例子来说，血液细胞所带的不稳定性是比较低的，这也是为什么通过血液样本得出的基因检测结果在患者一生的时间里都有可能保持不变，即使不稳定性一直在其他地方发生改变。

最近已经有研究针对我们身体不同部位的体细胞不稳定性完成了更广泛的分析，甚至对大脑特定区域不稳定性的不同水平也有精确的了解。Vanessa Wheeler博士和Ricardo Mouro Pinto博士的团队研究最近发现，大脑的特定区域—大脑皮层和尾状物内的HD基因的CAG重复中，体细胞不稳定性水平最高。这项分析得出的成果要感谢那些在过世后捐献出自己大脑的HD患者。有趣的是，这个团队同时也发现其它有CAG重复的基因，例如导致脊髓小脑共济失调(SCA)的基因，在大脑皮层和尾状物也带有体细胞不稳定性。

除了我们的神经系统，体细胞不稳定性水平最高的身体部位是肝脏和睾丸。而Mouro Pinto博士和他的同事在观察HD患者的脊髓液样本时，也发现了体细胞不稳定性，虽然脊髓液内的不稳定性水平较低。现阶段来说，在患者活着的时候检测脑部的体细胞不稳定性是不安全而且不可能实现的，因此科学家们会找一个比较接近组织作为样本来做检测。因此，脊髓液内的体细胞不稳定性水平尽管比较低，但这就总体的体细胞不稳定性的读数与来说是一个从优的选择，并且可能是医疗人员监测疾病进展的另一个良好生物标记。

我们可以如何通过针对体细胞不稳定性来治疗HD？

研究HD的科学家们在很久之前就了解了患者体细胞不稳定性会影响疾病症状发生的年龄。有一个假设是较高的体细胞不稳定性水平会导致CAG重复变得更长，并且导致发病的时间变得更早。如果研究者们可以找到一个降低体细胞不稳定性的方法，那这将成为研发HD药物的一个新的策略。

过去五年内发布的数据所揭露的其他影响HD的基因因素，告诉了我们为什么有些患者体内的体细胞不稳定性水平会比其他患者更高。如果患者的FAN1蛋白中有一个字母出现改变，他们的体细胞不稳定性水平会发生改变并导致发病的时间也会改变。如果我们可以把这些所谓的“基因修饰因子”作为目标，我们也许就可以预防CAG重复的扩增或者缩短它的重复长度。

MSH3是另外一种DNA修复蛋白，它是在这些大型的基因研究中药物研发的一个非常有潜力的药物靶点。这个基因里仅仅是一个字母的改变可以影响HD患者的发病时间。科学家们认为如果他们可以制造出一种以MSH3蛋白为作用目标的药物并阻止它作用于我们的细胞，这个可以降低患者的体细胞不稳定性水平、从而让患者受益。许多科研团队和科学家已经着手于将MSH3蛋白作为药物靶点的战略，在HD治疗会议（今年的CHDI在棕榈泉的会议）上已经有许多令人兴奋，但仍未公开的发现，详见（https://zh.hdbuzz.net/280）。

哪些公司参与了研发针对HD患者体细胞不稳定性的药物？

HD社群中有数十个公司和机构参加了新治疗手段的研发，专攻于降低亨廷顿蛋白水平和其他的策略。通过查看在HDSA的2020虚拟大会上向HD患者家庭介绍的一些研究讲座总结（https://hdsa.org/blog/virtual-hdsa-convention-research-recap/）可以了解更多。随着将体细胞不稳定性与DNA损害修复联系在一起的研究的开展，许多公司正在试图探索他们是否可以制造出药物，在体细胞不稳定性发生的过程中，阻止CAG重复序列扩展甚至缩小重复。

LoQus23是一个着力于DNA修复领域的公司，这是一家在最近由阿尔兹海默症研究基金会（一家从事神经退行性疾病新药投资的合作组织）团队组建的公司。他们对将DNA损害修复中所包含的蛋白质作为目标很感兴趣，他们希望将小分子药物制成药片。在HDSA的2020虚拟大会中，LoQus2在短片中通过玩具熊和兔子，很好地解释了DNA损害修复和体细胞不稳定性。另外一个将体细胞不稳定性作为研究方向的公司是Triplet，这个公司着力于研究用于制作针对基因重复扩增导致的疾病—比如HD。与降低亨廷顿蛋白水平的治疗很像的是，他们使用的是小片的基因材料—反义核酸(ASOs)和小干扰RNA(siRNAs)来降低亨廷顿蛋白水平。两家公司都希望通过破坏DNA修复所涉及的作用或降低其特异性蛋白的水平，可以停止或减缓体细胞的不稳定性，从而延缓疾病发病或进展。

事实上，Triplet最近着手了一项近距离观察HD进程的研究—SHIELD-HD自然历史研究 （SHIELD-HD natural history study）。这项研究致力于更好地在长期内理解与HD有关的体细胞不稳定性发生的变化和DNA损害修复基因，因此他们对60位HD患者进行了长达两年的观察。这一研究对患者进行了许多项指标的测量—观察患者的HD症状，采集血液以及脊髓液样本并进行分析。观察性质的研究对于规划药物试验是非常重要的，因为它们会帮助研究人员就何时应给予患者治疗以及应遵循的治疗方案做出明智的决定。

加入HD研究的未来

希望这份关于体细胞不稳定性关乎于“谁，什么，在什么时间和地点，为什么以及怎么应对的”调查已经使您相信，这个不断发展的领域为HD治疗开启了新的令人兴奋的新通道。从发现药物目标到开始进行类似SHIELD-HD的探索性人体试验的过程通常要漫长得多。而HD科学研究发展如此之快的其中一个主要原因归功于整个HD社群在医学研究中的重要参与。从大型观察性试验中收集的数据以及样本将会决定未来的药物。更多积极加入研究的参与者们意味着HD研究人员将在学术以及这个产业领域中更快以及更准确地决定下一块研究目标。

在关于体细胞不稳定性的研究中，数以千计做出捐献的患者对发现DNA修复重要性做出了贡献。这是如此，研究者们可以快速地使用这些信息来更深入一步调查DNA修复中蕴含的生物学，决定出最重要的蛋白质是哪一种，并开始制定医学研究并研发药物。我们对于HD中的体细胞不稳定性已经变得更加深入了。以上这些被强调的研究指向了基因修饰因子的详细情况，并突出了不同种类脑部疾病所共有的薄弱环节。尽管，我们尚不能使针对DNA修复蛋白的基因检测对HD患者个人变得可能甚至有用，但这些发现无疑将在不久的将来推动医学创新。

风信子翻译组：章舒颖

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