一项新的“惊人”突破能否帮助治疗亨廷顿舞蹈症？
最近的新闻充斥着关于 CRISPR 的报道，这是一种新的“惊人”DNA 编辑技术。是炒作还是希望？
最近几天，大量新闻报道了一种名为 CRISPR 的新技术，该技术被描述为在亨廷顿舞蹈症中具有潜在应用。这项新技术真的像听起来那么酷吗？可能——但与往常一样，真相比标题暗示的要复杂。
HD 基因及其沉默
亨廷顿舞蹈症是一种遗传性疾病，这意味着每位 HD 患者都从其父母之一那里遗传了一个特定基因的“突变”副本。我们现在将发生这种突变的基因称为“HD 基因”。
所有人都有两个 HD 基因副本，并且大多数人不会患亨廷顿舞蹈症。只有当 HD 基因的 DNA 序列发生特定变化时，人们才会出现 HD 症状。所有 HD 病例的特定突变是 DNA 代码的 3 个字母的扩展，即 HD 基因末端附近遗传字母 C-A-G 的重复序列。
通常，基因被细胞用作一种配方，指导它们如何构建蛋白质。HD 基因也会发生这种情况，因此我们也有 HD 蛋白——亨廷顿蛋白——科学家认为这实际上导致了 HD 中所有的细胞功能障碍和死亡。
亨廷顿舞蹈症科学家和家庭对一种称为 基因沉默 的治疗方法感到兴奋。基因沉默依赖于细胞不直接将 DNA 复制到蛋白质中，而是复制到一种由称为 RNA 的化学物质制成的粗略副本中这一事实。基因沉默方法针对这种 RNA 信息——将其切碎，从而阻止细胞制造 HD 蛋白。
听起来不错，对吧？这是一个好主意，HDBuzz 和其他人一样对基因沉默方法感到兴奋，这些方法正迅速走向临床试验。但敏锐的读者可能已经注意到了一些事情。即使基因沉默有效，它也不会改变 DNA，这意味着 HD 突变携带者的每个细胞仍然具有突变的 HD 基因——只是阻止其制造任何突变蛋白。
沉默与编辑
如果我们能够真正编辑亨廷顿舞蹈症患者的 DNA，并完全去除突变呢？直到最近，这听起来还是一个疯狂的想法。科学家们倾向于认为某人的基因集合或“基因组”从受孕时到死亡时都是固定的。当然，突变在整个生命过程中都会发生——这就是癌症的产生方式——但这些突变更有可能造成伤害而不是帮助，并且我们的细胞具有强大的 DNA 修复机制来修复它们。
最近，科学家们开始从微小的细菌那里窃取遗传技巧。这些细菌不断地相互争斗，并开发出有效的 DNA 切割技巧作为细菌战中的武器。科学家们发现，我们可以“借用”这些细菌武器来切割实验室中他们喜欢的任何 DNA 序列。
这些工具现在有一系列令人眼花缭乱的名称，包括“锌指核酸酶 (ZFN)”、“转录激活因子样效应物核酸酶 (TALEN)”和“成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR)”。最重要的是，它们都可以用于在特定目标序列处切割 DNA。
从本质上讲，像 TALEN 和 CRISPR 这样的工具使科学家能够编辑 DNA——切除不需要的部分并插入需要的部分，就像使用文字处理器来修复难看的段落一样。虽然科学家们长期以来一直能够将 DNA“粘贴”到断裂的链中，但他们缺乏在他们喜欢的任何地方“切割”DNA 的工具。现在他们拥有了这些工具。
至少在亨廷顿舞蹈症的情况下，显而易见的事情是切除导致该疾病的 C-A-G 重复序列的一些额外副本。另一种可能性是使用编辑工具剪掉部分突变的 HD 基因，使其变成永远不会转化为蛋白质的乱码。
“使用 CRISPR 和相关基因组编辑方法的最重要限制是递送、递送、递送。”
最新且目前最受关注的 DNA 编辑技术称为 CRISPR。使用 CRISPR 方法，科学家可以将切割复合物引导到人 DNA 中的任何位置，并进行非常精确的剪切。
如果这听起来很熟悉，那是因为它与 锌指核酸酶 (ZFN) 的方法非常相似，我们之前在 HDBuzz 上写过关于它的文章。CRISPR 和 ZFN 之间的区别在于，ZFN 的靶向成分体积庞大，并且是在实验室中人工构建的，而 CRISPR 使用小 RNA 片段更精确地进行引导，有望提供更具体的靶向。
CRISPR 来救援？
CRISPR 最近成为头条新闻，因为英国《独立报》委托诺贝尔奖获得者遗传学家克雷格·梅洛 撰写一篇评论文章，他已开始在他的实验室中使用该技术。自 2007 年以来，科学家们一直在研究 CRISPR。过去几年发生的变化是，CRISPR 作为一种在实验室中操纵基因的工具变得越来越复杂。
这种 CRISPR 技术或任何“基因组编辑方法”有几种可能的用途。首先，可以想象治疗非常早期的胚胎，甚至是在生育诊所的培养皿中生长的受精卵。使用这种方法，从技术上讲，可以生产出没有突变 HD 基因，因此也没有亨廷顿舞蹈症的婴儿。
虽然令人兴奋，但这已经可以使用更简单的技术来实现，例如植入前基因诊断，该技术依赖于简单的基因筛查来识别携带 HD 突变的胚胎。基因组编辑将在此基础上更进一步，实际上纠正缺陷，而不是简单地筛选它。
这项技术另一个令人兴奋的可能应用是用类似 CRISPR 的东西治疗成年 HD 突变携带者的大脑，针对他们的突变 HD 基因进行纠正。这种用途引起了媒体的如此多的猜测——我们是否可以使用这些新的基因组编辑工具来纠正导致遗传疾病（如 HD）的实际缺陷？
已经发生了什么？
事实上，正如我们在 2012 年报道的那样，用于亨廷顿舞蹈症的基因组编辑测试已经在顺利进行中！一家名为 Sangamo Biosciences 的公司正在与 CHDI Foundation, Inc. 合作开发锌指核酸酶作为 HD 的疗法。他们已经开发出专门结合并剪切 HD 基因中扩展的 C-A-G 序列附近的 ZFN，这导致 HD 基因表达的中断。
本周，在加利福尼亚州圣地亚哥举行的神经科学学会会议上，Sangamo 展示了 ZFN 靶向 HD 基因的最新结果。Sangamo 目前的努力侧重于沉默基因，而不是直接编辑它。他们首次描述了表明他们的 ZFN 在 HD 小鼠模型中是有益的工作。他们的 新闻稿 指出，“在动物大脑的 ZFP 治疗区域，科学家观察到突变亨廷顿蛋白聚集体的减少”。他们接着说，以这种方式治疗的小鼠在疾病的行为体征方面表现出一些改善。
什么是希望，什么是炒作？
像 CRISPR 和 ZFN 这样的基因组编辑技术是过去几年中最令人兴奋的实验室进展之一。它们在实验室和临床中的潜在用途可能是巨大的，但我们需要考虑它们在亨廷顿舞蹈症中的使用限制。
使用 CRISPR 和相关基因组编辑方法的最重要限制是 递送、递送、递送。由于这些疗法基于大的蛋白质分子，因此它们不是您可以服用药丸的那种药物：它们必须使用注射剂、包装成病毒或类似技术递送到大脑中。
例如，如果您回顾 Sangamo 关于 HD 小鼠模型中 ZFN 的新闻稿，他们会小心地声明“动物大脑的 ZFP 治疗区域”的聚集体有所改善。这可能是小鼠大脑的一小部分，这将是人脑的非常小的一部分——除非我们能够大幅改进递送技术。
这种涉及将基因递送到患者组织的疗法称为 基因治疗。任何用于 HD 的基因治疗都需要脑部手术才能将病毒送入大脑，然后至少使用现有技术，只会扩散到一小块脑组织。
虽然较新的 CRISPR 技术可能会使事情变得更容易和更精确，但它并没有接近解决递送问题。
由于这些递送问题，使基因治疗对神经退行性疾病起作用将是一项漫长而艰苦的工作。在亨廷顿舞蹈症中，我们还存在一个问题，即我们可能需要将药物递送到整个大脑，以便修复 HD 的所有症状，而不仅仅是小块区域。这在小鼠中可能相对容易，因为小鼠的大脑重量不到半克，但在人类中会困难得多，因为人类的大脑重量约为 1300 克。
对于亨廷顿舞蹈症患者来说，这些新技术仍然是一种有趣的实验室技术——并且非常值得追求——但在有人证明它们可以覆盖足够的大脑以产生影响之前，它们不会飞跃到人类使用。然而，修复患有遗传疾病的人的基因组很可能在未来的某个时候成为一种标准治疗方法，并且看到沿着这条漫长道路迈出的第一步非常令人兴奋。
