醫學

修復萎縮肌肉

科學家剪輯了狗身上的基因,成功治療一種常見的肌肉萎縮疾病。

撰文/馬隆(Dina Fine Maron)
翻譯/李之年

醫學

修復萎縮肌肉

科學家剪輯了狗身上的基因,成功治療一種常見的肌肉萎縮疾病。

撰文/馬隆(Dina Fine Maron)
翻譯/李之年


裘馨氏肌營養性萎縮症(Duchenne muscular dystrophy)是一種致命疾病,多半發生在男性身上,是最常見的肌肉萎縮疾病,每3500名男孩中就有一人罹患此病。患者的肌肉在孩提時便開始萎縮,通常到了青少年時期就不良於行、必須坐輪椅,也常因心臟或呼吸系統衰竭早夭。此病目前是不治之症,不過科學家在實驗動物狗的身上成功修復基因,帶來了曙光。


此病是基因突變所致。基因突變使患者的肌肉細胞無法製造足夠的肌肉萎縮蛋白(dystrophin),這種蛋白質可幫助肌肉緩衝減震,防止肌肉隨著時間而退化。在一項近期研究中,科學家利用基因剪輯技術CRISPR/Cas9,來增加四隻罹患裘馨氏肌營養性萎縮症的狗體內肌肉蛋白含量。這項進展可能會加速人體治療的臨床試驗。


由美國德州大學西南醫學中心的研究團隊以罹患裘馨氏肌營養性萎縮症的年輕米格魯犬為研究對象,剪輯這些狗的肌肉細胞,移除妨礙蛋白質生成的元凶──一小段有問題、負責蛋白質編碼的DNA,在患病的犬隻和人類身上皆可見。約莫兩個月,狗兒體內產生的肌肉萎縮蛋白量就變多,在骨骼肌中的含量增加至正常犬隻的90%,不過還是要視肌肉類型和使用劑量而定(有些狗產生的肌肉萎縮蛋白少很多)。在主要的治療目標心肌中,蛋白含量攀升至正常值的92%。今年8月,研究團隊在《科學》(Science)發表了這項研究結果,論文中也提到基因組的其他區段並未發現任何預料之外的變化(基因剪輯技術常帶來這種擔憂),而且沒有證據顯示這項療法會對狗造成不適。


為了在狗的肌肉上應用基因剪輯技術,這項研究的資深作者德州大學西南醫學中心的分子生物學家歐爾森(Eric Olson)和同事修改病毒,讓病毒成為運送載體,並移除病毒本身一些DNA,好騰出空間讓基因剪輯機制運作。於是其中一些病毒運載如同分子剪刀的Cas9酶,用Cas9來剪切肌肉細胞中妨礙肌肉萎縮蛋白生成的DNA序列。其他病毒則裝載前導分子,幫助Cas9找出哪些地方該修剪。


歐爾森的團隊先前已經表明,CRISPR可以用來治療齧齒類和實驗室中人類細胞的裘馨氏肌營養性萎縮症,新研究則是首度成功應用基因剪輯技術於大型哺乳動物。在這項研究中,研究團隊僅著重於測量蛋白質含量提升的程度,並未探究這項療法會如何改變狗的行為或日常生活。


施打一劑含有CRISPR基因剪輯機制的藥物,究竟在患有裘馨氏肌營養性萎縮症的人身上能維持多久療效,仍是未知數。歐爾森和同事希望只要施打一劑就能夠維持長效,不過這仍需更多研究驗證。西北大學遺傳醫學中心的遺傳學家及心臟病學家麥克納利(Elizabeth McNally)表示,如果病人必須長期接受治療,可能無法使用同樣的病毒載體。麥克納利說:「人體可能會產生中和抗體來抵消療效,所以用病毒運載問題實在不少。」歐爾森成立一家資產分拆公司,想讓這項技術商業化,麥克納利也兼任這家公司的科學顧問,但並未參與這項研究。


美國市面上目前唯一經核准的裘馨氏肌營養性萎縮症治療藥物,是由Sarepta藥廠製造的注射劑,這種藥劑必須持續施打,但增加的肌肉萎縮蛋白量連1%都不到。這個療法的臨床療效仍有待觀察,跟歐爾森的技術不同之處,在於它是以RNA為目標(由DNA轉錄而來),沒有更動不正常的DNA序列。


研究裘馨氏肌營養性萎縮症的哈佛大學幹細胞生物學及再生醫學教授維傑斯(Amy Wagers)沒有參與上述療法的研發,她認為或許能同時利用這兩種療法來強化肌肉萎縮蛋白。她評論:「看到用於小鼠的新療法如今應用在大型動物身上,實在令人振奮。」接著說:「作者也適切地註明,說這只是初步研究成果,僅測試了幾隻動物,追蹤時間也短。」


Sarepta藥廠經核准的技術和歐爾森尚處於試驗階段的技術,皆是針對裘馨氏肌營養性萎縮症患者中特定的一群:有特定肌肉萎縮蛋白基因突變的病人,在裘馨氏肌營養性萎縮症患者中約佔13%,在美國至少有1000名病例。歐爾森說:「我們必須研究這項療法長期對狗的安全性及功效,如果證實療效持久,不出幾年我們即可著手進行人體試驗。」


更多相關文章

2018年12月202期睡眠學習不是夢 雜誌訂閱

本期最新文章