本帖最后由 木易小小 于 2018-3-17 07:00 编辑
7 z# S2 `! X4 ^; w7 `3 G9 l/ B& |* P. H7 U
8 [" J/ o: @/ v5 M% I8 v6 H c x# G b8 x/ s; k$ J4 i
利用CRISPR技术的新研究揭示ALS的潜在药物靶点 通过基因组编辑，斯坦福大学科学家们找到了揭示ALS发病机制细节、甚至可能保护神经元免于退化的基因。 ( e+ d5 m0 F& V$ X- f
2018年3月5日——在一项新的应用基因编辑技术的研究中，斯坦福大学医学院（Stanford University School of Medicine）的研究人员们获得了对肌萎缩侧索硬化（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）遗传学基础的深入见解。 8 T! k& c6 {" B2 }1 @7 X% z' Q# Z; T
该团队的发现进一步阐明了该病如何发展，甚至有助于为新的治疗靶点奠定基础。
1 X# R# h' b* [& K8 c
ALS也被称作卢伽雷氏症（Lou Gehrig’sdisease），是一种公认难以研究的棘手疾病。该病会侵蚀肌肉功能，影响大脑与身体的沟通能力，导致简单的随意肌运动——比如刷牙、交谈，甚至呼吸——变得极其困难并最终丧失。ALS属于神经退行性疾病，此类疾病都有一个共同特征——异常蛋白质团块在大脑中积累。
/ @9 M+ V2 X" P& c
在ALS中，这些蛋白质团块或聚合物被认为对神经元具有致命毒性，最终导致毁灭性的疾病症状。但是，细胞死亡的过程很大程度上仍是未知的。
, N9 H5 d5 W* S- \. v) d- j0 B
“这些毒性蛋白质聚合物可能会驱动疾病病理，但是没有人真正知道它们如何导致神经元的死亡。这就是我们在这项研究中最想探究的（问题），”遗传学教授Aaron Gitler 博士说。他和遗传学助理教授Michael Bassik博士是这项研究的共同通讯作者。 # p( k9 m2 W; T" _
- u* @3 f, K* Q+ B& {' l8 w* ?
Giltler和Bassik的实验室利用CRISPR-Cas9基因编辑技术对全人类基因组进行分类，并挑选出能够帮助神经元对抗毒性蛋白质的基因。其中有些基因不仅能够帮助研究人员更深入地了解疾病机制，更具有作为药物治疗靶点的潜力。
0 \1 }1 w; U$ z* ^' P1 T
这项研究3月5日在线发表于《自然•遗传学》（Nature Genetics）杂志。研究生Nicholas Kramer和Michael Haney为共同第一作者。 : g/ T6 L5 c1 Y; g2 t0 G/ Q
一种简单但致命的蛋白质
$ h+ Y/ F5 \0 L+ p& I
C9orf72基因中的突变是一种相对常见的ALS病因。这一发现激发了在分子水平上理解ALS的研究努力。在ALS中，突变的C9orf72基因中包含一个巨大的DNA重复片段。当这一重复片段被错误翻译成各种危险蛋白质时，它们会损伤神经元功能并导致细胞死亡。
. u) Q6 a+ t& n% E( a: V& ?
“在健康人中，你可能会看到10-20个这些DNA重复片段，但在ALS中，它们会扩张到数百甚至数以千计的重复片段，并成为产生这些毒性蛋白质的模板，”Haney说道。 : b; N) [8 x1 ^9 V. i0 |
Gitler和Bassik决定回答两个基本问题：1. 这些毒性蛋白质是如何杀死健康神经元的？2. 是否存在可以保护抵抗——或者加剧——毒性蛋白质对大脑影响的其他基因？
7 d" x% i9 V2 z+ l& M
研究人员使用了一种被称为“全基因组筛查”（genomewidescreening）的策略，即运用CRISPR-Cas9技术来同时改变每一个人类基因的功能，而不是逐个检测每个基因。在这一研究中，他们利用分子剪刀靶向基因进行精确切割，使基因失去正常功能，从而达到“基因敲除”（geneknockouts）。
- Q+ O% ~7 |+ C+ f/ z9 l c* i; U/ \
Kramer解释道，这些基因敲除有助于研究人员找到能够增强或防止毒性的基因：如果你识别出一个基因并将其敲除，然后ALS蛋白质不再具有毒性，那么你就知道该基因的缺失实际上可以保护神经元抵抗退行性病变。更重要的是，这可能成为潜在的药物靶点。 5 t0 v5 M( `# L
Tmx2：细胞死亡的守卫
0 p: _& s8 v5 O; I( d' O% B
当系统地敲除基因组中的每个基因并测定细胞中的ALS蛋白质后，研究人员发现有大约200个基因在敲除后可以帮助保护神经元抵抗毒性蛋白质，或者使其更容易受到毒性蛋白质的攻击。为了专注于更小的基因部分，Haney和Kramer又在小鼠原代神经元中进行了两次后续敲除筛查。 + X# E4 M% Y8 w I; R
他们发现，一小部分基因的敲除是特别强力的保护者。例如，其中一个可以“封锁”毒性ALS蛋白质浸润和损害细胞的关键入口。而另外一个敲除也因其抵御神经元死亡的神秘能力而引起研究团队的特别注意。该基因正常情况下编码一种分布于内质网、被称为Tmx2的蛋白质。但当该蛋白质在体外小鼠神经元中被耗尽时，细胞几乎100%存活——这是一个相当大的跳跃，因为正常神经元的存活率只有10%。
+ @7 W: F% B( n
Haney说：“我们可以想象，Tmx2可能成为一个很好的候选药物靶点。如果你有个小分子药物能够阻断Tmx2的功能，那就可能成为一个治疗窗口。” 2 x# K! _& s0 u0 |. ]) n2 f/ \
目前，Tmx2在内质网中的功能还不完全清楚。但它被认为参与多种环境应激源（environmentalstressors），尤其是那些触发细胞死亡的情况。根据这项研究，Tmx2可能会调控其他启动细胞死亡过程的基因。
4 y/ Z/ { q' V+ G3 \# x/ S
Kramer说：“我们的研究仍然处于早期阶段，但我认为理清Tmx2在细胞中的确切功能是一个好的出发点——将提示在这些毒性蛋白质杀死细胞时什么功能被损害了，还将揭示我们应该关注哪些信号通路。” 9 ~( E. e, e* i4 u4 d
! h3 H6 S6 J2 \2 M
更广泛地说，像这项研究中的CRISPR筛查已经被用于研究一系列疾病通路。但研究团队表示，这是他们首次认识到，全基因组人类CRISPR敲除筛查已经被用于发现神经退行性疾病的线索。Gitler和Bassik目前正在联手使用同样的方法来理解额外的ALS病因，甚至其他神经疾病——亨廷顿舞蹈症、帕金森病和阿尔茨海默症——这些疾病都涉及到毒性蛋白质。“我认为这是CRISPR筛查的一个非常令人兴奋的应用，而且仅仅是开始，”Bassik说道。
" A. G5 y5 d' Y- F/ h2 V5 j/ G
$ `3 O0 a# V& I( m1 g4 C* w
| 
发表于 2018-3-17 06:41:24
发表于 2018-3-17 08:28:24
