重大突破：鋅指蛋白轉錄因子有望根治亨廷頓舞蹈症_風聞
生命科学最前沿-报道生命科学领域最前沿、最重要、最有趣的研究进展2019-07-04 17:41
亨廷頓症是一種常染色體顯性遺傳性神經退行性疾病，四號染色體上的亨廷頓基因（HTT）中的CAG三核苷酸異常擴增產生了突變的HTT蛋白（mHTT），該突變蛋白在細胞內逐漸聚集在一起，形成大的分子團，在腦中積聚，影響神經細胞的功能。一般患者在中年發病，表現為舞蹈樣動作，隨着病情進展逐漸喪失説話、行動、思考和吞嚥的能力，病情大約會持續發展10年到20年，並最終導致患者死亡。目前尚無有效方法改善亨廷頓症。
2019年7月1日，世界頂級醫學期刊Nature Medicine雜誌在線發表了題為：Allele-selective transcriptional repression of mutant HTT for the treatment of Huntington’s disease 的最新研究。
該研究設計了鋅指蛋白轉錄因子（ZFP-TFs）以靶向致病性CAG重複，並選擇性地降低突變的亨廷頓蛋白（mHTT），同時保留正常的HTT等位基因的表達，該研究表明鋅指蛋白轉錄因子（ZFP-TFs）具有等位基因選擇性，能夠有效且持續性治療亨廷頓症。
自發現亨廷頓症147年以來，人類距離這地攻克亨廷頓症從未如此之近。
該研究的通訊作者為基因治療領域上市公司 Sangamo Therapeutics 的Bryan Zeitler。
1872年，美國醫學家喬治·亨廷頓首次發現了亨廷頓症，該病也因此得名。
1993年，確定了亨廷頓症是因為四號染色體上的亨廷頓基因（HTT）中的CAG三核苷酸異常擴增產生了突變的HTT蛋白（mHTT）導致。
正常的亨廷頓基因通常有少於22個CAG重複，而突變的亨廷頓基因有超過39個CAG重複，絕大多數亨廷頓症患者有一個突變亨廷頓基因和一個正常亨廷頓基因，也就是這一對等位基因，一個有＜22個CAG重複，一個有＞39個CAG重複。
但因為亨廷頓症屬於顯性遺傳病，因此即使只有一個等位基因突變的亨廷頓症患者和正常人結婚，其子女也有50%的概率會攜帶突變基因並最終發病。
自亨廷頓症致病原因發現以來，治療亨廷頓症的終極目標就是開發一種能夠直接靶向突變的CAG重複序列，同時避免對正常亨廷頓基因的CAG重複的影響。因為亨廷頓基因對大腦的正常功能有重要作用，一旦影響了正常亨廷頓基因的表達，會造成嚴重後果，甚至死亡。
以Bryan Zeitler博士為首的研究團隊設計了鋅指蛋白轉錄因子（ZFP-TFs），能夠優先結合致病等位基因上較長的CAG重複陣列，同時避免正常等位基因上較短的重複序列。這些ZFP-TF表現出對疾病--等位基因選擇性，並且對突變HTT基因的CAG重複具有高水平特異性，不影響人類其他含有CAG重複序列的基因。
鋅指蛋白，作為人體中最豐富的DNA結合蛋白，存在數千種天然存在的鋅指蛋白以識別和結合特定的DNA序列，每個指狀物一次結合三個DNA核苷酸或“鹼基”。鋅指蛋白的特異性非常高，遠超CRISPR/Cas9，幾乎不存在脱靶效應。將鋅指蛋白與轉錄因子結合，就可以特異性地調控基因的表達。
首先，研究團隊使用來自亨廷頓症患者的成纖維細胞和神經元，單次施用ZFP-TF，在大劑量範圍內選擇性抑制了超過99％的突變亨廷頓等位基因，同時保留了至少86％的正常亨廷頓等位基因的表達。
接下來，研究團隊來自使用鋅指蛋白轉錄因子（ZFP-TFs）治療不同的亨廷頓小鼠模型，研究結果表明，治療後的亨廷頓小鼠在一系列分子、組織病理學、電生理學和其他功能性方面得到有效改善。
使用AAV病毒像元代神經元遞送ZFP-TF，導致突變亨廷頓基因的mRNA和突變亨廷頓蛋白減少超過98％，而正常亨廷頓基因則沒有減少。突變亨廷頓蛋白的毒性聚集體減少了超過99％，小鼠的運動功能也得到顯著改善。
最後，廣泛的體內耐受性評估顯示，在用ZFP-TF治療到小鼠15個月大，沒有神經炎症反應，或導致行為或運動功能的異常改變。這表明鋅指蛋白轉錄因子（ZFP-TFs）在小鼠大腦紋狀體中的長期表達是良好耐受的。
目前雖然有幾種降低亨廷頓基因的療法正在進行臨牀試驗，但這些療法都是不直接針對亨廷頓基因突變的間接方法。此外，這些方法要麼會同時降低突變的和正常的亨廷頓基因，要麼只能靶向一小部分特定的亨廷頓症亞型患者，通常還需要進行多次注射治療。
Bryan Zeitler團隊的這項研究首次直接證明了可以對突變的亨廷頓等位基因進行選擇性轉錄抑制。該團隊開發的鋅指蛋白轉錄因子（ZFP-TFs）具有高度選擇性、全基因組特異性和長期耐受性。
總體而言，這些研究結果為Sangamo公司的ZFP-TF基因調控平台作為治療亨廷頓症的新型療法的可行性提供了令人信服的臨牀前證據。
Sangamo公司
Sangamo公司開發的鋅指蛋白轉錄因子（ZFP-TF）基因調控技術，可以在單次給藥後選擇性地抑制（下調）或激活（上調）特定基因或等位基因的表達。該技術能夠治療多種需要調節內源基因表達的疾病。並且不同於CRISPR和ZFN等通過替代、糾正或突變基因或DNA序列的基因編輯方法。鋅指蛋白轉錄因子（ZFP-TF）基因調控技術只調控基因的表達，不會修改基因本身。
參考內容：
https://www.nature.com/articles/s41591-019-0478-3
本文由生命科學最前沿原創發佈