细菌防御机制针对杜氏肌萎缩症

杜克大学的研究人员展示了一种基因治疗技术，该技术有可能治疗超过一半的杜氏肌萎缩症(DMD)患者。

治疗DMD的一个挑战是，这种疾病可以由许多不同的DNA序列的突变引起，其中很少有显著的频率发生。然而，这项新技术通过瞄准包含许多不同突变的基因的一个大区域，避开了这个症结。

该研究于2月18日在线发表自然通讯。

杜克大学生物医学工程助理教授Charles Gersbach说:“目前还没有有效的治疗DMD的方法。”“DMD患者在10岁时就坐在轮椅上，通常在20多岁时死亡。他们现在没有什么可以阻止这一切，我们正在努力解决这个问题。”

DMD是由身体产生抗肌萎缩蛋白(dystrophin)的能力出现问题引起的。抗肌萎缩蛋白是一种长链蛋白质，能将肌肉纤维内部与其周围的支撑结构结合在一起。抗肌萎缩蛋白是由一个包含79个被称为外显子的基因“块”编码的。如果任何一个外显子发生了削弱性突变，这个链就不会建立起来。如果没有肌萎缩蛋白的支持，肌肉就会被撕裂并慢慢退化。

每3500名新生男性中就有1人患有此病。突变发生在X染色体上，所以有两个X拷贝的女婴应该至少有一个功能正常的基因拷贝。

虽然一些从突变基因中恢复肌营养不良的药物的临床试验正在进行中，但它们只针对一个外显子，因此只能用于多达13%的DMD病例。然而，新的方法理论上可以针对任何大小的基因的任何区域。在这项研究中，研究人员针对了11个外显子，这些外显子占了DMD病例的60%。

缩短的肌营养不良蛋白是贝克尔肌营养不良症(BMD)变异的标志。虽然骨密度的影响可能有很大的差异，但许多患者活得很长、很充实，有些人一生都患有这种疾病，却没有任何显著的影响。

Gersbach的目标是通过切断最容易出问题的基因链——45 - 55外显子，将DMD转化为BMD。为了缩短遗传密码，他转向了一种名为CRISPR的细菌病毒防御系统。

在过去的十年里，研究人员发现了细菌用来切割入侵病毒DNA的CRISPR系统。在它被发现后不久，研究人员劫持了这个系统，并开始用它来修复人类基因组中的错误。

格斯巴赫实验室的研究生、该研究的第一作者大卫·奥斯特鲁特(David Ousterout)说:“CRISPR令人兴奋的地方在于，与科学家们在过去十年中开发的其他方法相比，它简单、廉价、快速地工作。”

研究人员对CRISPR进行编程，使其在第45个外显子之前和第55个外显子之后对肌营养不良基因进行剪切。有时只割了一刀，身体就会修复损伤。有时两个切口都被切断，但是细胞将整个序列缝合在一起。但有时，在两次切割后，在伤口被修复之前，基因的中间部分会漂走——这就是Gersbach想要的结果。

如果这听起来像是一个低效的过程，那是因为它确实是。尽管CRISPR连续几天不断地切割基因，但人类细胞非常擅长修复DNA损伤。但是由于在靶部位的大量切割，很大一部分的肌营养不良基因被有效地改变了。

在这项新的研究中，Gersbach和他的团队证明了该技术对从DMD患者身上提取的培养肌肉细胞有效。他们还将这些细胞植入老鼠体内，结果显示，经过处理的细胞开始生成人类细胞肌营养不良蛋白。

Gersbach说:“我们仍然需要提高效率，并确保基于crispr方法的安全性。”“我们还需要解决如何将其传送给DMD患者的挑战。我们还有很长的路要走，但这是一个非常有希望的开始。”

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