阿尔茨海默症创新疗法,未来1000万中国家庭有望受益
电视剧《都挺好》里的“作精父亲”苏大强,患上阿尔茨海默症后,忘记儿女现在的模样,唯独记住偷偷攒钱为女儿苏明玉买补习资料,成为全剧的一大泪点。
阿尔茨海默的病症表现有记忆障碍、失语、失用、失认等方面,是一种无法完全治愈的疾病。在世界卫生组织发布的《2019年全球健康评估》中,已经位列过去二十年全球十大死因之一。
20世纪初,阿尔茨海默症(AD)一次被作为病历记录下来。它是一种常见的神经退行性疾病,表现为中枢神经系统淀粉样斑块的沉积和记忆缺失。
全世界每年至少有460万新患者被诊断出来。根据《2015年全球阿尔茨海默症报告》显示:到2050年全球患此症的人数,将达到1.32亿人;仅2015年就新增了1000万例该症患者,平均每分钟就有19人罹患此症。且该病发病机理复杂,因此目前尚无法找到治愈的方法,病人只能通过药物治疗改善。
在过去的20年里,新的阿尔茨海默病药物失败率高达99.6%,数百次临床试验失败,数十亿美元的投资损失。礼来、阿斯利康、强生、辉瑞、罗氏等制药巨头的多个单抗药物均在III期临床惨遭失败,这为阿尔茨海默氏症的新药研发领域蒙上了厚厚的阴云。
与此同时,生命科学领域的研究人员也在积极寻找新型治疗方法。
俄罗斯科学院高级神经活动和神经生理学研究所,神经系统功能生物化学实验室的Mikhail Stepanichev结合前人研究,针对阿尔茨海默症与基因编辑治疗作用相关问题进行综述性报道,他指出:由于神经退行性疾病特别是阿尔茨海默症(AD)在老年人群中普遍存在,目前越来越多的人关注AD的创新性治疗技术。
基因组编辑是一个快速发展的研究领域,在过去十年中取得了重大进展。CRISPR-Cas9系统的出现使得基因编辑技术在大脑中的应用变得更加容易,针对遗传性阿尔茨海默症,研究和治疗的新方法的开发将包括基于CRISPR-Cas9基因组编辑的技术。
近日,由香港科技大学(HKUST)研究人员领导的一个国际研究小组开发了一种新的策略,即利用全脑基因组编辑技术,可以改善基因改造的AD小鼠模型的阿尔茨海默症(AD)的病理性症状。
该研究表明:利用基因组编辑技术作为治疗由遗传突变(如家族性阿尔茨海默症:FAD)引起的疾病的策略具有巨大的潜力,它对在症状出现之前纠正引起疾病的基因突变特别有用,因为它的效果可以持续一生,因此被认为是“一劳永逸”的治疗手段。该技术有望转化为一种新的长效治疗AD患者的方法,研究结果发表在Nature Biomedical Engineering杂志上。
研究人员首先针对淀粉样前体蛋白基因(APPswe)的双基因位点突变设计两条小向导RNA:sgRNA-SW1和sgRNA-SW2,并且应用HEK-293T细胞进行sgRNA介导的Cas9切割效率验证实验,发现sgRNA-SW1介导的基因组编辑能够更好地破坏APP的β分泌酶切割位点。
设计和验证crispr-cas9介导的针对APPswe等位基因突变的基因组编辑所需的小向导RNA片段
研究人员将Cas9 -SW1相关的腺病毒(AAV)注射到3个月龄的阿尔茨海默症模型小鼠-5XFAD转基因小鼠的海马中,3个月后,相较于对照组,实验组小鼠海马背侧Aβ水平下降,Aβx?40和Aβx?42两个亚型蛋白的水平下降幅度大于60%,且该作用在第6个月和第9个月检测时依然可见,表明:Cas9-SW1编辑可持久性地降低5XFAD小鼠的淀粉样斑块负担。
海马内AAV注射介导的Cas9-SW1编辑降低了5XFAD小鼠的淀粉样斑块负担。
同时,研究人员还发现在Aβ水平和沉积降低的同时,crispr-cas9介导的5XFAD小鼠模型中胶质细胞增生减少,表现为实验组小鼠小胶质细胞减少和星形胶质细胞激活减少。
海马内AAV注射介导的Cas9-SW1编辑可减少5XFAD小鼠的胶质细胞增生
研究人员还发现,实验组小鼠的神经元功能有所改善。
海马内AAV注射介导的Cas9-SW1编辑可改善5XFAD小鼠的神经元功能
研究人员对AD小鼠进行了全脑水平的AAV注射,发现实验组小鼠多个大脑区域均可见淀粉样蛋白沉淀减少现象。
全脑AAV注射介导的Cas9-SW1编辑可改善5XFAD小鼠的多个脑区淀粉样蛋白沉积症状
综上可知:
1.香港科技大学(HKUST)研究团队设计研发了一套全新的基因组编辑系统:采用一种新设计的基因组编辑载体,不但可透过血脑屏障,更可将优化的基因组编辑工具传送至整个大脑;
2.并且通过一次无创静脉给药实现高效的全脑基因组编辑,有效地破坏了AD小鼠模型中FAD造成的突变,并改善了整个大脑的AD病理;
3.更重要的是:在疾病小鼠模型中,淀粉样蛋白的水平在治疗后的6个月(大约是它们正常寿命的1/3)仍然很低,且该过程中并未发现副作用发生,这表明这种单次基因组编辑策略具有持久的作用。
好医友指出,该项研究是一个有效的脑部基因编辑技术,在治疗遗传性阿尔茨海默症上效果显著,意义深远。这无疑是广大遗传性阿尔茨海默症患者的福音,希望在不久的将来,此项技术可以应用于临床,造福人类。
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