北卡羅來納大學研究發現，基因編輯有望成為對抗嬰兒神經疾病的工具

2020年10月23日

教堂山 – 母體 UBE3A 基因拷貝有缺陷的嬰兒出生時會患上天使綜合徵，這是一種嚴重的神經發育障礙，無法治癒且治療方法有限。現在，北卡羅來納大學醫學院的科學家首次證明，基因編輯和基因治療技術可用於恢復人類神經元培養物中的 UBE3A 並治療天使症候群動物模型的缺陷。

該作品發表於自然由資深作者、北卡羅來納大學神經科學中心主任 Mark Zylka 博士和細胞生物學和生理學傑出教授 WR Kenan, Jr. 領導，為這種使人衰弱的疾病的長期治療或治愈奠定了重要的基礎。其他單基因疾病的治療途徑。

「我們的研究展示瞭如何透過 CRISPR-Cas9 基因療法治療與天使症候群相關的多種症狀，」Zylka 說。 “我們現在正在北卡羅來納大學教堂山分校臨床醫生的幫助下實現這一目標。”

安格曼症候群是由編碼泛素蛋白連接酶 E3A (UBE3A) 的母體拷貝缺失或突變引起的。父本的副本 UBE3A 通常在神經元中被沉默，因此母性的喪失 UBE3A 導致大腦大部分區域完全缺乏 UBE3A 酵素。這一點至關重要，因為這種酵素的目標是蛋白質降解，這是維持腦細胞正常功能的過程。當這個過程出現問題時，就會導致天使綜合徵，這是一種腦部疾病，其症狀包括嚴重的智力和發展障礙、癲癇發作以及言語、平衡、運動和睡眠問題。

「開啟父本副本 UBE3A 這是一種有吸引力的治療策略，因為它可以逆轉該疾病潛在的分子缺陷，」Zylka 說。然而，父本基因被一條長鏈 RNA 沉默，該長鏈以反義方向產生 UBE3A， 它阻止該基因的父本拷貝產生酵素。

Zylka 實驗室的成員，包括博士後研究員 Justin Wolter 博士和 Giulia Fragola 博士，著手設計一種使用 CRISPR-Cas9 透過破壞反義 RNA 將 UBE3A 酶恢復到正常水平的方法。細胞培養的初步數據很有希望，Zylka 獲得了來自美國國立衛生研究院，這天使症候群基金會和西蒙斯基金會在人類神經元和該疾病的小鼠模型中測試他們的發現。

在裡面自然這篇論文的共同第一作者Wolter 和Zylka 實驗室的博士後Hanqian Mao 博士以及北卡羅來納大學的同事描述了使用腺相關病毒(AAV) 基因療法將Cas9 蛋白傳遞到模擬天使綜合徵的胚胎小鼠的整個大腦中。由於 UBE3A 對於正常的大腦發育至關重要，因此早期治療至關重要。研究人員發現，胚胎和產後早期治療挽救了天使症候群患者的身體和行為表型，這些表型模擬了天使症候群患者的核心缺陷。值得注意的是，單次新生兒注射 AAV 未沉默父系 宇部3a 至少 17 個月，數據顯示這種影響可能是永久性的。研究人員也證明這種方法對培養的人類神經元有效。

「當我們得到這些結果時，我們感到震驚，」齊爾卡說。「目前正在尋求的治療安格曼症候群的其他療法沒有持續這麼長時間，也沒有治療那麼多的症狀。我相信其他人最終會認識到在產前檢測導致天使綜合徵的突變並在產後不久進行治療的優勢。”

沃爾特補充說：「早期治療的結果非常有希望。自從我們了解到可以減輕小鼠天使綜合徵的嚴重程度以來，我們現在專注於改進我們的方法，使其適合人類使用。”

在努力將這項研究轉化為臨床的同時，Zylka 實驗室將與卡羅萊納州發育障礙研究所 (CIDD) 的研究人員合作，識別患有導致天使症候群的基因突變的嬰兒的症狀。

Zylka 的實驗室正在與 CIDD 主任 Joseph Piven 醫學博士領導的 CIDD 研究人員合作，利用大腦影像和行為觀察來識別嬰兒與天使症候群相關的症狀。軼事報告表明，這些嬰兒餵食困難且肌肉張力降低，但迄今為止這些和其他早期症狀尚未嚴格表徵。

Zylka 說：“我們的想法是利用基因測試來識別可能患有天使綜合症的嬰兒，在產前或出生前後進行治療，然後使用這些早期症狀作為終點來評估臨床試驗的療效。” “我們的數據和其他小組的數據清楚地表明，產前治療有可能阻止天使綜合症的完全發展。”

作為自然研究中，研究人員還發現，基因治療載體透過整合到基因組中被 CRISPR-Cas9 切割的位點來阻斷反義 RNA。這種所謂的「基因陷阱」可用於破壞其他長非編碼 RNA 和基因。

Zylka 補充說：「我們非常高興能夠繼續推進這項工作，希望幫助兒童和家庭克服這種令人衰弱的狀況。美國國立衛生研究院、西蒙斯基金會和天使綜合症基金會的支持對於推動這項工作至關重要。”

與 Zylka、Wolter 和 Mao 一起，Nature 論文的合著者還有 Giulia Fragola 博士，在進行這項研究時，她是 Zylka 實驗室的博士後； Jeremy Simon，博士，研究副教授； James Krantz，Zylka 實驗室研究員； Hannah Bazick，Zylka 實驗室研究生； Baris Oztemiz，Zylka 實驗室研究技術員； Jason Stein 博士，遺傳學助理教授，北卡羅來納大學神經科學中心成員；全部在北卡羅來納大學教堂山分校。

這項研究由美國國立衛生研究院、西蒙斯基金會、安格曼症候群基金會、埃謝爾曼創新研究所和輝瑞-NC生物技術基因治療傑出博士後獎學金資助。

(C) UNC-CH

原文來源： WRAL 技術線