注射病毒传递的基因沉默剂可阻止ALS变性

2020-06-04 242基因相关

由加州大学圣地亚哥医学院的研究人员领导的一个国际小组在《自然医学》上撰文,描述了一种新的方法,注射病毒传递的基因沉默剂可阻止ALS变性,可以有效地将基因沉默载体传递给成年肌萎缩侧索硬化(ALS)小鼠,如果治疗载体在疾病发生前就被提供,则会导致退行性运动神经元紊乱的长期抑制;如果在症状已经出现时就开始治疗,则会阻止成年动物的疾病进展。

这一发现发表在2019年12月23日的《自然医学》杂志网络版上。Martin Marsala,医学博士,加州大学圣地亚哥医学院麻醉学系教授,Sanford再生医学联盟成员,是该研究的资深作者。

ALS

ALS是一种神经退行性疾病,影响大脑和脊髓中的神经细胞。负责交流运动的运动神经元受到特别伤害,随后,肌肉控制的逐渐丧失影响说话、进食、移动和呼吸的能力。每年有超过5000名美国人被诊断患有肌萎缩侧索硬化症,目前估计有30000人患有这种疾病。虽然对ALS有对症治疗,但目前还没有治愈方法。大多数病人在确诊后2-5年死于该病。

有两种类型的ALS,散发性和家族性。散发是最常见的形式,占所有病例的90%至95%。它可能影响任何人。家族性ALS占美国所有病例的5%到10%,是遗传性的。先前的研究表明,至少200个名为SOD1的基因突变与ALS有关。

SOD1基因通常用于指导超氧化物歧化酶的制备,超氧化物歧化酶被广泛用于分解超氧化物自由基——作为正常细胞过程的副产品而产生的有毒氧分子。先前的研究表明,SOD1基因突变可能导致超氧自由基的无效清除或产生其他毒性,导致运动神经元细胞死亡,导致肌萎缩侧索硬化。

注射病毒传递的基因沉默剂可阻止ALS变性

新方法即注射病毒传递的基因沉默剂可阻止ALS变性,包括注射shRNA(一种能够沉默或关闭目标基因的人工RNA分子),shRNA通过无害的腺相关病毒传递给细胞。在这项新的研究中,将携带shRNA病毒的单次注射置于表达ALS导致SOD1基因突变的成年小鼠脊髓的两个部位,即发病前或动物开始出现症状时。

在其他地方,早期的努力包括在有症状的早期小鼠中通过静脉或脑脊液引入沉默载体,但疾病进展虽然延迟,但仍在继续,小鼠很快死亡。在这项新的研究中,单次皮下注射(在pia物质下方,包裹大脑和脊髓的最内层膜)明显减轻了症状前小鼠的神经退行性变,表现出正常的神经功能,没有发现疾病的发生。这种功能效应与运动神经元和其他细胞(包括神经元和肌肉纤维之间的连接)的近乎完全保护有关。

在已经出现ALS样症状的成年小鼠中,注射有效地阻止了进一步的疾病进展和运动神经元的退化。

在这两种方法中,受影响的小鼠在整个研究过程中都没有副作用。

“目前,这种治疗方法为突变的SOD1基因相关ALS小鼠模型提供了最有效的治疗,”资深作者、加州大学圣地亚哥医学院麻醉学系教授Martin Marsala医学博士说。

“此外,在成年动物中有效地将AAV9载体导入脊髓表明,使用这种新的导入方法将可能有效地治疗其他遗传性ALS或其他脊髓神经退行性疾病,这些疾病需要在脊髓实质内导入治疗基因或突变基因沉默机构,例如在C9orf72基因突变连锁的ALS或在某些形式的溶酶体储存疾病中。”

研究结果及下一步研究

研究小组还在成年猪身上测试了注射方法的安全性和有效性,成年猪的脊髓尺寸与人类相似。他们发现,使用一种为成人开发的注射装置,可以可靠地进行手术,而且不会出现手术并发症。

Marsala说,下一步还需要对大型动物模型进行额外的安全性研究,以确定治疗载体的最佳安全剂量。”虽然在治疗后一年多的时间里,在老鼠身上没有发现与治疗相关的可检测的副作用,但在更接近人类的大型动物物种中,安全性的定义是将这种治疗方法推向临床试验的关键一步。”

引用

University of California - San Diego. "Injection of virus-delivered gene silencer blocks ALS degeneration, saves motor function." ScienceDaily. ScienceDaily, 27 December 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/12/191227085239.htm.

上一篇下一篇