Science子刊：利用CRISPR-Cas13沉默神经系统中的靶基因，有望治疗一系列神经系统疾病

2022年1月31日讯/生物谷BIOON/---正如肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）或亨廷顿舞蹈病等神经退行性疾病所展示的那样，单个基因突变可以产生深远的影响。在一项新的研究中，来自美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员在小鼠的中枢神经系统中使用了一种针对性的CRISPR技术来关闭可导致ALS和亨廷顿舞蹈病的突变蛋白的产生。相关研究结果发表在2022年1月19日的Science Advances期刊上，论文标题为“Targeted gene silencing in the nervous system with CRISPR-Cas13”。论文通讯作者为伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校生物工程教授Thomas Gaj博士。

与流行的DNA编辑CRISPR-Cas9技术不同，这种新方法使用CRISPR-Cas13，它可以靶向信使RNA（mRNA）---由DNA转录而来，携带着蛋白蓝图。在这项新的研究中，这些作者开发出Cas13系统，靶向并切割编码引发ALS和亨廷顿舞蹈病的突变蛋白的mRNA，在不干扰细胞DNA的情况下有效地沉默突变基因。

论文共同作者、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究生Colin Lim说，“靶向RNA而不是DNA有一些独特的优势，包括这样一个事实：理论上，RNA在细胞内的作用可以逆转，因为RNA是一种短暂存在的分子。因为Cas13酶仅靶向RNA，它对DNA引入任何永久性脱靶突变的风险也最小。”

这些作者将CRISPR-Cas13系统注射到携带导致ALS或亨廷顿舞蹈病的基因突变的小鼠的中枢神经系统。腺相关病毒（AAV）载体将这种RNA靶向系统递送到细胞中。Gaj说，AAV载体是一种有前途的基因治疗工具，部分原因是它们能够进入脊髓和大脑中的细胞。

源自黄化瘤胃球菌的Cas13d（RfxCas13d）经编程后靶向hSOD1，图片来自

这些作者发现CRISPR-Cas13有效地减少了这两种疾病的神经系统中存在的突变蛋白的数量---特别是ALS小鼠脊髓中的蛋白SOD1，以及亨廷顿舞蹈病小鼠大脑中的亨廷顿蛋白（huntingtin）。SOD1突变蛋白的减少也与更好的治疗效果相关联。与未接受治疗的小鼠相比，接受CRISPR-Cas13注射的ALS小鼠的疾病进展较慢，生存率提高，握力和运动技能的下降速度较慢。

Gaj说，“在我们的实验中，Cas13的特异性一般与我们测试的更成熟的基因沉默模式一样。但是，确定Cas13在人体细胞中的特异性和安全性仍然是该领域的一个关键问题。”

这些作者说，这项研究提供了至关重要的证据表明CRISPR-Cas13可以抑制神经系统中的靶基因，这是最终开发基于这种技术的靶向治疗的关键一步。然而，他们说，还需要开展进一步研究，以更好地了解Cas13这种细菌酶在哺乳动物细胞中的功能，特别是它是否可能靶向非预期的RNA序列或引起免疫反应。

他补充说，“我们对探索Cas13和其他靶向RNA的CRISPR酶的潜力感到兴奋。然而，该技术仍处于起步阶段。许多关于它的特异性和它切割非靶标RNA的能力的重要问题需要回答，所有这些都将有助于指导它的完善和未来的使用。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Jackson E. Powell et al. Targeted gene silencing in the nervous system with CRISPR-Cas13. Science Advances, 2022, doi:10.1126/sciadv.abk2485.