Crispr编辑减少了具有一种自闭症形式的小鼠中的重复行为

科学家们已经使用CRISPR-Cas9基因编辑技术来减轻患有脆性X染色体综合症的小鼠的一些自闭症症状，脆性X染色体综合症是最常见的导致自闭症谱系障碍的单基因。

利用金纳米颗粒将dna切割的Cas9酶传送到大脑中——这是加州大学伯克利分校开发的技术，被称为crispr - gold——研究人员能够编辑神经递质受体的基因，减少脆性X染色体综合征(FXS)的重复性行为特征。

因为夸张的重复行为是自闭症谱紊乱研究人员表示，，FXS小鼠模型中这些行为的有效减少了这些技术的潜在应用，该技术在研究人员说的是遗传原因所知的其他类型的自闭症。

“没有治疗或治疗自闭症,和许多小分子治疗目标蛋白质导致自闭症的临床试验已经失败了,”研究负责人惠年轻Lee说,细胞和综合生理学助理教授在圣安东尼奥德克萨斯大学健康科学中心。“这是我们能够在大脑中编辑自闭症的因果基因并显示对行为症状的拯救的第一个案例。”

根据研究人员的说法，CRISPR-Gold比起其他将Cas9植入人体的方法有很多优势，比如使用病毒。

“这篇论文真正引人注目的事情是，Hye Young能够表明，如果您将Crispr-Gold注入大脑，可以击出疾病导致的基因，实际上看到相当重大的行为变化，”Crispr-Gold Inventor Niren说Murthy，一位生物工程的UC Berkeley教授。“这是第一次有人表现出没有病毒的交付。”

患有自闭症谱系障碍的人有与他人互动的问题，以及夸张的重复性行为，比如摇摆和拍动。虽然ASD似乎有多种原因，包括多重基因突变，但FXS等单基因疾病是探索病因和潜在治疗方法的更简单方法。虽然自闭症谱系障碍影响所有儿童的1%以上，FXS却很罕见，每4000个男孩和6000个女孩中就有一个出现。

结果将于6月25日在线发布月度期刊自然生物医学工程。

新的研究是第一次演示，即Cas9蛋白可以将Cas9蛋白质进入大脑，以敲出基因并具有治疗效果。虽然其他研究人员通过像腺相关病毒等病毒将Cas9的基因插入神经元中，因此出现问题，因为基因一直表达Cas9酶，导致其他基因的随机切割。CRISPR-GOLD将CAS9复杂的本身纯化的CAS9蛋白和将RNA直接引导到细胞中，在其中切割几次，然后消失。

“如果你用病毒注射CRISPR DNA，你不能控制多少Cas9蛋白和引导RNA表达，所以通过病毒注射它有一个潜在的问题，”Lee说。“我认为CRISPR- gold方法非常酷，因为我们可以控制我们希望注入的数量，这可能会最小化使用CRISPR的副作用，例如脱靶效应。”

默蒂说，这项技术为治疗阿片类药物成瘾、神经性疼痛、精神分裂症和癫痫发作等病症打开了大门。

抑制过度兴奋的大脑

在对患有FXS的老鼠进行的实验中，研究人员将携带Cas9复合物的CRISPR-Gold注射到大脑纹状体中，纹状体是一个已知的调节习惯形成的区域，包括与ASD常见的重复性行为相关的区域。Cas9靶向兴奋性受体代谢谷氨酸受体5（MGLUR5），其参与神经元之间的通信，并且已知在FXS中具有缺乏测定。通过禁用MGLUR5的基因，研究人员能够抑制细胞之间的夸张信号和减少重复行为。

“在这个实验之前，我们不知道纹状体中的mGluR5受体是否与夸张的重复性行为有关;这是我们研究的一个重要生物学发现。

在与FXS的小鼠中，重复行为包括强壮的挖掘和周期性跳跃到空气中。挖掘减少了约30％，而跳跃下降了70％。编辑了大约50％的纹状体中的MgLuR5基因，该蛋白的数量减少了近一半。

制药公司已经尝试在血液系统中注射小分子药物来阻断相同的受体，但尽管重复行为有所减少，老鼠对随后的治疗没有反应，明显变得耐受性。

这个充满希望的CRISPR-Gold系统是由专注于药物输送和新抗生素开发的默蒂开发的。这项技术使用的是覆盖在大量DNA链上的金纳米颗粒，这些DNA链包含Cas9分子，Cas9分子是基因切割酶和指向mGluR5基因的引导RNA的组合。包裹被包裹在一种聚合物中，帮助它进入适当的细胞。

去年，默蒂和他的同事证明了CRISPR-Gold可以将Cas9运送到肌肉细胞中，并用正常基因替换突变基因，从而提高患有杜氏肌营养不良症的小鼠的力量。

新论文证明了Crispr-Gold可以成功地将Cas9纳入大脑中的各种细胞。

“我们在这篇论文中表明，我们也能够编辑非神经元:小胶质细胞，这是大脑免疫系统的一部分，星形胶质细胞，支持神经元，”默蒂说。“实际上，我们对它们的编辑比神经元更有效，它们在很多疾病中都扮演着非常重要的角色。”

2016年，默蒂的实验室剥离了一家初创公司GenEdit，生产并测试针对多种遗传疾病的CRISPR-Gold疗法。GenEdit首席执行官兼加州大学伯克利分校博士李昆宇(Kunwoo Lee)目前正在加州大学伯克利分校的QB3车库工作。他说，成功编辑脑细胞为治疗许多疾病打开了大门。

“CRISPR-Gold可用于治疗多种遗传疾病，如亨廷顿氏舞蹈病，”李说。“但它并不局限于单基因疾病;它也可以用于治疗多基因疾病，一旦我们弄清楚了整个基因网络基因涉及。”

重要的是，对于这项研究来说，Murthy表示，Genedit弄清楚如何将Crisp-Gold粒子远距离从伯克利到San Antonio发货，并可重复制造它们，消除了众多其他纳米技术翻译的关键瓶颈。

Hye Young Lee、Kunwoo Lee和Murthy目前正在研发CRISPR-Gold粒子，这种粒子可以通过脊髓直接注射到中枢神经系统，而无需打开头骨直接注射到大脑。李慧英乐观地认为，这可能与颅内注射到纹状体一样有效重复行为，甚至可能解决ASD的一些社会互动问题。

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