倫敦皇家獸醫學院的狗的種群有一種突變，導致類似杜氏肌營養不良癥（DMD）的疾病
以毒攻毒，研究人員通過進一步破壞狗的DNA，修復了導致杜氏肌營養不良癥（DMD）的基因故障。這種不尋常的方法是使用CRISPR，讓一個突變的基因再次制造出關鍵的肌肉蛋白。這是首次在大型動物身上實現的功能，人們希望這種基因手術有朝一日能預防或治療這種致命的人類疾病。據估計，目前世界上有30萬男孩受到DMD的影響。
這項研究只對4只狗進行了不到2個月的監測；在人體試驗開始之前，必須進行更多的動物實驗來證明安全性和有效性。即便如此，加州大學伯克利分校的Jennifer Doudna說：“我還是忍不住感到異常興奮，這確實表明了該領域的發展方向，將基因編輯過的分子輸送到需要它們的組織，并獲得治療效益。很明顯，我們還沒到那一步，但那就是夢想?！?/p>
這項研究發表在《Science》雜志上，由達拉斯德克薩斯大學西南醫學中心的分子生物學家Eric Olson領導，他的團隊早期在老鼠身上也有類似的結果。Olson說：“我們想把它用于最終測試，看看我們是否可以在大型動物身上做到這一點?！?令人驚嘆的是CRISPR迅速恢復了包括心臟在內的關鍵身體肌肉中的肌營養不良蛋白。
然而，該研究幾乎沒有提供狗恢復肌肉功能的證據，而且，研究持續時間短，所研究的動物數量較少。有研究人員猜測這項研究是否急于吸引外界的投資。Olson去年在一家位于波士頓的公司啟動了的開發潛在療法的方案。
Olson表示，他的團隊工作迅速，不是因為公司的野心，而是為了證明這個概念，然后再擴展到更長的、更徹底的狗實驗，最終需要啟動人體試驗。他補充說，最初研究的少數動物反映了用狗做實驗的靈敏性?！拔覀兎浅ｊP注倫理問題，并盡了最大努力將我們對狗的使用控制在最低限度?！?/p>
肌營養不良蛋白基因是人體中最大的基因，包含79個獨立的編碼區域，或外顯子，共同作用產生了含有3500個氨基酸的蛋白質。如此多的DNA為基因突變提供了很多機會，這些突變可能導致DMD。但這種基因只需要一個功能拷貝，因為它位于X染色體上，所以女孩們有一個備份拷貝?；加袉慰截惾毕莸哪泻⒃谟啄陼r就出現了行走問題，平均在20多歲時死于心臟和呼吸衰竭。
肌營養不良蛋白（綠色）在正常狗肌肉細胞（左）中很豐富，具有肌營養不良的獵犬中幾乎不存在（中），在用CRISPR處理受影響的獵犬中部分恢復（右）。
大約13%患有DMD的男孩在外顯子45和50之間的區域有突變，這會使外顯子51“脫離框架”，并破壞了讀取基因指令的細胞機制，從而阻止了肌營養不良蛋白的產生。2009年，由倫敦皇家獸醫學院的Richard Piercy領導的研究小組發現了一只具有DMD信號的西班牙獵犬，它有一種自發的突變，可以刪除外顯子50，同樣會使外顯子51脫離框架。后來，他們用一種長期用于生物醫學研究的小獵犬與這只狗培育了一群具有DMD癥狀的小獵犬。
與Piercy的團隊一起，Olson和他的同事設計了CRISPR的分子剪刀，在患病的小獵犬的第51號外顯子的起始部分進行切割。研究小組希望，當細胞試圖修復切片時，它會無意中給51號外顯子引入錯誤，導致其蛋白制造機制完全跳過外顯子，產生一個縮短但仍有功能的肌營養不良蛋白。（一種新批準的用于DMD的藥物，eteplirsen，也促進了這種外顯子跳躍，但其功效仍然備受爭議。）
另一個挑戰是改變動物全身數十億的肌肉細胞。因此，研究小組招募了一個助手:一種無害的腺相關病毒，它優先感染骨骼肌和心臟組織。兩只1個月大的狗接受了病毒的肌肉注射，這種病毒被設計成攜帶CRISPR的分子成分。六周后，這些肌肉又開始分泌肌營養不良蛋白。這些結果促使研究人員對另外兩只同樣1個月大的狗進行了靜脈注射，以觀察攜帶CRISPR的病毒是否可以將基因組編輯器植入全身肌肉。Olson在會上說，到8周時，肌營養不良蛋白水平在幾塊肌肉中上升到相對較高的水平，達到正常水平的58%，心臟達到92%。但是由于這些狗都被安樂死了，Olson幾乎不能證明他們已經避免了DMD的癥狀，只留下了一個戲劇性的視頻，顯示一條經過治療的狗正常地行走和跳躍。
“有很多問題需要解決，”Leonela Amoasii承認，他在德克薩斯西南大學的Olson實驗室工作，同時也是Exonics的基因編輯總監。骨骼肌正在不斷被替換，因此治療必須到達它的干細胞以避免重復注射。需要更長的研究來確保CRISPR治療不會引入致癌突變。即使它安全地恢復了產生肌營養不良蛋白的能力，這種治療可能只會幫助那些在生命早期接受治療的男孩，因為肌肉損傷是不可逆轉的。最終，治療必須針對許多其他與DMD相關的突變，以幫助大多數患有這種疾病的男孩。
