中国这项研究,为单基因遗传病带来了曙光

中国这项研究,为单基因遗传病带来了曙光
2019年12月13日 20:49 新浪网 作者 医学界网站

“它的意义不仅仅在于家族性高胆固醇血症,也给人类所有单基因遗传病的治疗,带来了希望和曙光。”

近日,一篇题为《In Vivo AAV-CRISPR/Cas9-mediated Gene Editing Ameliorates Atherosclerosis in Familial Hypercholesterolemia》的研究论文在国际著名期刊《Circulation》上在线发表,论文中发现利用体外基因编辑技术,可以部分修复家族性高胆固醇血症(FH)相关突变基因。

对于这项研究结果,参与研究的上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院黄荷凤院士用“意义非常非常大”来形容。她告诉“医学界”:“它的意义不仅仅在于家族性高胆固醇血症,也给人类所有单基因遗传病的治疗,带来了希望和曙光。”

中国这项研究,为单基因遗传病带来了曙光

体外基因编辑

作为一种常染色体显性遗传性疾病,FH目前没有根治的办法。它会在患者生命早期就导致心血管疾病(如心梗、中风)发生,患者需要终生服用他汀类药物控制症状,饮食也需要特别注意。即使这样,很多患者的生命也会在四五十岁时走到终点。而纯合子型FH对药物治疗常常没有反应,患者在婴幼儿期就可能出现严重动脉粥样硬化及各种并发症。

这项研究由黄荷凤院士团队和中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌团队共同完成。研究团队首先成功造模了LdlrE208X小鼠(纯合子型),并让其产生了明显的高胆固醇血症病症,然后利用腺相关病毒(AAV)将CRISPR/Cas9系统地送到LdlrE208X新生小鼠体内,进行基因编辑和纠正。

待小鼠成体后,研究人员检测发现相比对照组,治疗组小鼠中大约有6.7%的等位基因得到修复,LDLR蛋白得到部分(~18%)表达。惊喜的是,研究人员发现即使LDLR蛋白部分恢复表达,经高脂饮食诱导后,相比于对照组,治疗组LdlrE208X小鼠的动脉粥样硬化症状显著减轻,巨噬细胞浸润、脂质堆积等病症也显著缓解,循环系统中的各项指标也有明显改善。

同时研究人员还检测了CRISPR/Cas9系统脱靶效应和一些免疫指标,在成体小鼠体内并没有发现明显的脱靶及免疫排斥反应,证明了此次基因编辑治疗的有效性和安全性。

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50%遗传概率

这项研究的灵感,来自于黄院士在临床诊疗工作上遇到的两例病例。2015年,一对夫妻为了生育出健康的宝宝,找到黄院士求助。在已经怀孕的王女士的家族中,包括她本人在内,已有多位家族成员在年纪轻轻时就出现了严重的脂质沉积和动脉粥样硬化症状。黄院士团队通过对其多位家族成员基因检测后发现,她们罹患的正是由LDLR基因杂合致病性变异引起的杂合型家族性高胆固醇血症(HeFH)。

HeFH患者每次生育均有50%的可能传递遗传致病变异基因。王女士是幸运的,黄院士团队抽取了她的羊水样本,对胎儿进行产前基因检测,并未检测到LDLR致病变异,她可以安心的迎接一个健康宝宝的降生了。

两年后,黄院士遇到了另一位FH患者孟女士,孟女士的外婆、母亲、弟弟和她自己,都深受FH困扰。但与王女士不同的是,孟女士已经生育了一个儿子,孩子刚上小学,就已经出现了低密度脂蛋白胆固醇升高情况。孟女士希望,能在黄院士帮助下,再生育一个健康宝宝。

PGT阻断家族病

过去,医学上主要依靠产前诊断控制单基因遗传疾病,孕妇只能祈祷命运之神眷顾,如果孩子是健康的,就可以正常孕育降生。如果遗传了致病基因,孕妇就要面临痛苦的抉择。

黄荷凤院士告诉“医学界”:“由于产前诊断最早是在孕三个月左右可做绒毛活检,而基因测序过程还需要近一个月,如果不得不终止妊娠,孕妇已经孕四个月了,羊水穿刺的话还要再延迟一两个月,对孕妇心理打击会非常大,所以我们后来就在孕前做。”

借助第三代试管婴儿技术,国妇婴开展的经PGT(胚胎植入前遗传学检测)诊断技术,可以在胚胎着床前就检测出是否携带致病基因,这就可以保证让孕妇生出一个健康宝宝,从而在家族中阻断遗传病。

“但单基因疾病,除了来自父母的遗传之外,还有很多是新发的,从而成为家族遗传病的源头。”黄院士说,“否则依靠PGT技术,我们慢慢就把遗传病都消灭了,但大自然就是这样,不断突变,有些基因突变是往好的方向,人类从而实现了进化,而有些则会带来疾病。”

罕见病的曙光

很多罕见病都和FH一样,可能来自遗传,也可能会遗传给下一代。欧洲罕见病组织估计,至少80%的罕见病被确认有遗传起因。

世界卫生组织(WHO)将患病人数占总人口的0.65‰-1‰之间的疾病或病变定义为罕见病,而用于治疗罕见病的药物则被称为“孤儿药”。因为患病人数少,很多罕见病都缺乏甚至没有有效治疗药物。

在临床工作中,黄院士见过各种各样的罕见病患者。“有一种因为基因缺陷导致的肌肉变性病——进行性肌营养不良,孩子到了10岁左右,就开始肌肉萎缩,通常十三四岁就死了,十分可怜 。到我们这里来的,第一次来还好好的,第二次来就走不好路了,第三次坐着轮椅来,第四次人就没了,都是小男孩,一点办法也没有。”

中国这项研究,为单基因遗传病带来了曙光

虽然罕见病发病率非常低,但罕见病的种类很多,约有1万种,这就导致了罕见病并不罕见,在中国,所有罕见病加起来,发病率可高达1%。

要么没有有效治疗药物,要么药价高昂,难以企及,这是罕见病患者群体不得不面对的两大困境,也是黄院士对这项研究结果如此看重并寄予厚望的原因,因为这项研究发现给很多罕见病的治疗带来了新希望。

事实上已经有成功的基因疗法用于临床,今年上半年,FDA批准了用于一次性治疗脊髓型肌萎缩(SMA)的基因疗法Zolgensma上市,据称该疗法可根本性解决 1 型 SMA 的遗传病因,但同时这种疗法的一次性治疗费用高达210万美元,成为了世界上最昂贵的药物。

由于90%的SMA患者都活不过2岁,因此科学家为了找到治疗疾病的方案,可以突破一些医学伦理,直接在人体进行基因编辑。但FH患者可以实现长期生存,所以在开启人体实验前,还有很多工作要做。

"PGT和基因编辑技术,让遗传性高胆固醇血症可防和有望可治。"黄荷凤院士说,现在PGT已经成熟的应用于孕前诊断,防止单基因疾病的遗传,她期望着基因编辑技术成熟用于临床治疗那天早点到来,因为到那时,面对着那些患者,她也将不再“一点办法也没了”。

本文首发:医学界

本文作者:田栋梁

责任编辑:田栋梁

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