少有人走的路：减少亨廷顿蛋白的生成如何改变体细胞不稳定性并可能延缓症状
随着 HD 基因的使用，CAG 重复序列会随着时间的推移而变长，就像旧路上不断增多的坑洼和裂缝。新研究发现，阻…
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许多科学家认为，治愈 HD 的关键在于其神秘的发病年龄。尽管 HD 患者从出生起就携带扩增的基因，但他们通常直到晚年才会出现症状，这表明在表面之下正酝酿着某些不利因素！近年来得到广泛认可的一种解释是被称为体细胞不稳定性的过程，即基因扩增在人的一生中不断恶化。华盛顿大学 Jeff Carroll 博士实验室最近的研究调查了几种遗传技术，以了解导致体细胞不稳定性原因，以及降低亨廷顿蛋白的疗法是否能减缓这一过程。
不稳定的重复序列
为了理解体细胞不稳定性，让我们简要回顾一下基因的工作原理。通常，像亨廷顿（HTT）这样的基因会通过一个称为转录的过程被复制，从而产生被称为信使 RNA (mRNA)的分子。然后，这些遗传信息可以作为模板，通过另一个称为翻译的过程来制造蛋白质。
然而，在 HD 中，HTT 基因包含额外的遗传字母 (C-A-G)，这些字母重复次数过多，导致其 mRNA 信息产生异常蛋白质。在某些细胞中，这些重复的 CAG 在人的一生中甚至会变得更长，导致 mRNA 的重复性日益增加。到症状出现时，这些 CAG 重复序列在某些细胞中可能已经增长到数百个。HTT 中不断扩大的 CAG 重复序列被称为体细胞不稳定性，这是关于 HD 发病通常延迟到成年期的主要理论。
许多正在进行的临床试验都集中在减少由缺陷基因产生的 HTT 数量。然而，目前尚不清楚降低 HTT 水平是否会减缓 HTT 基因中 CAG 重复序列的增长。虽然体细胞不稳定性是导致 HD 延迟发病的主要嫌疑对象，但它目前仍仅是一种相关性。无论如何，调查其原因以及已经在临床试验中的降低 HTT 疗法是否能对其产生影响，无疑是值得的。
调低亨廷顿蛋白
在一项新研究中，华盛顿大学的一个团队测试了降低 HTT 是否会影响体细胞不稳定性。在之前的研究中，他们使用了一种称为反义寡核苷酸 (ASO) 的疗法来降低小鼠体内的 HTT 水平，这种疗法能结合 mRNA 并将其送入细胞的“垃圾桶”。他们对这些实验进行了后续研究，发现 ASO 还使 CAG 重复序列的增长减少了约 50%。这是一个好消息，因为几项正在进行的临床试验已经在研究 ASO。
虽然 ASO 降低目标 mRNA 水平的能力已广为人知，但研究人员惊讶地发现它抑制了 HTT 基因中 CAG 的增长。他们怀疑 ASO 可能也在源头干扰了 mRNA——这一过程被称为转录。其他团队最近的研究将转录率与 CAG 的增长联系起来，即 HTT 基因用于制造 mRNA 的次数越多，CAG 积累的速度就越快。这一假设引导团队去深入研究 ASO 究竟是如何减缓 CAG 增长的。
研究人员考虑了 ASO 可能减缓体细胞不稳定性的两种方式。
- HTT 蛋白本身负责体细胞不稳定性，通过减少 HTT 的产生，ASO 减轻了体细胞不稳定性。
- 开启 HTT 基因的过程导致了体细胞不稳定性，通过减少转录，ASO 减轻了体细胞不稳定性。
为了查明 ASO 如何影响体细胞不稳定性，研究人员向小鼠注射了一种类似的分子，称为 siRNA，它可以减少 HTT 蛋白，但不影响转录。当使用 siRNA 降低 HTT 蛋白水平时，他们没有观察到对体细胞不稳定性的任何影响。这并不意味着 siRNA 没有发挥有益作用，只是在团队观察的细胞中，siRNA 没有减轻体细胞不稳定性。然而，这确实表明 ASO 是通过干扰转录而非降低蛋白质水平来减缓 CAG 增长的。
更少的运送，更少的坑洼？
为了形象化 siRNA 和 ASO 之间的区别，请将 HTT 基因想象成一条由半挂卡车进行运送的旧路，而包裹代表 mRNA 信息。道路被行驶的每一年，其坑洼和裂缝都会恶化，就像 HTT 的 CAG 重复序列在被用于制造蛋白质的过程中会恶化一样。用 siRNA 降低 HTT 水平就像减少包裹的数量，但路上行驶的卡车数量仍然相同——它们只是变空了！然而，ASO 减少了卡车的数量，更少的卡车意味着对道路的磨损更少，从而减缓了 CAG 的增长。
研究人员尝试了一种更直接的方法来测试体细胞不稳定性与转录之间的联系。他们采用了一种基因改造的 HD 小鼠模型，通过在饮用水中添加一种特殊的化学物质，可以像开关一样开启或关闭 HTT 转录。在 HTT 转录被关闭的小鼠中，他们观察到体细胞不稳定性减缓了。此外，HTT 转录关闭的时间越长，CAG 重复序列的增长就越少。这些结果连同他们的 ASO 实验，提供了有力的证据，证明转录是导致体细胞不稳定性的部分原因。
锌指蛋白路障
虽然通过在饮用水中添加化学物质来开启或关闭 HTT 听起来很神奇，但这仅适用于这种特定类型的基因改造小鼠，遗憾的是人类并非如此！因此，研究人员转向了一种更实用的方法，即使用锌指蛋白 (ZFP)，这是一种经过基因改造的蛋白质，可以直接附着在 CAG 重复序列上并阻断转录。从我们的类比来看，ZFP 就像切断交通的巨大路障。如果行驶在道路上的送货卡车（代表转录）导致坑洼恶化（CAG 增长），那么停止交通应该会减缓体细胞不稳定性。
为了测试 ZFP，他们使用病毒将 DNA 指令注入小鼠大脑。小鼠大脑的一侧接受了一种能锁住 CAG 重复序列并关闭转录的 ZFP，而另一侧接受了一种能结合 HTT 但不关闭转录的 ZFP。阻断转录的 ZFP 显示出体细胞不稳定性显著降低了 70%。令人惊讶的是，结合 HTT 但不阻断转录的 ZFP 仍然使体细胞不稳定性适度降低了 42%。这是一个好消息，因为完全关闭 HTT 转录可能是不安全的，因为 HTT 在脑细胞内仍发挥着重要功能。因此，在减缓体细胞不稳定性的同时保持 HTT 部分开启，可能代表了一种更安全的治疗方法。
治疗方向
总的来说，这些结果表明，调低 HTT 的转录不仅减少了细胞中有毒 HTT 蛋白的数量，还可能减缓其 CAG 的增长。虽然减缓 CAG 增长听起来非常成功，但必须重申的是，我们仍然不确定体细胞不稳定性是否是导致疾病发病的原因——它只是一个很有希望的线索！此外，减少与减缓体细胞不稳定性相关的 HTT 转录，可能会在细胞中引起完全无关的问题。在我们的类比中，阻断包裹运送会阻止坑洼的形成，但这肯定也会让一群等待包裹的愤怒客户产生不满！
使用 ASO 的临床试验已经在进行中，基于 ZFP 的疗法也正在研发中。虽然有充分的理由保持乐观，但也有一些重要的注意事项。首先，这些实验中使用的小鼠经过基因工程改造，具有极端的 CAG 重复突变，否则由于寿命短，它们不会表现出症状。这些疗法是否能有效或安全地转化到人类身上是另一个巨大的问号。例如，虽然 ASO 和 ZFP 在小鼠极短的寿命内可能是耐受的，但我们不知道它们在人类身上的长期安全性或有效性。无论如何，我们将密切关注每一项进展，并在发布后第一时间分享更新！
摘要
- HTT 基因中的 CAG 重复序列在生命过程中不断扩大，这种体细胞不稳定性可能导致了 HD 的延迟发病。
- ASO 治疗通过减少 HTT 转录（而不仅仅是 HTT 蛋白水平）来减缓重复序列的扩增。
- 包括 siRNA、可切换转录和锌指蛋白在内的多项实验证实，减少 HTT 转录意味着减少 CAG 增长。
- 针对转录的疗法看起来很有希望，但目前尚不清楚减缓体细胞不稳定性是否会改变人类 HD 的发病情况。
