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《Science Translational Medicine》:在猴中通过腺相关病毒载体用人工microRNA安全有效

发布时间:2019-01-12 07:31:26      作者:admin

 

 “冰桶挑战”

    2014年,为ALS患者募捐的“冰桶挑战”火遍全球。冰桶挑战,全称为“ALS冰桶挑战赛”,这个活动旨在让人们了解,并体会被称为“渐冻人的罕见病人,同时为ALS筹款,以及呼吁社会关注。霍金去世后,海绵宝宝创造者也因渐冻人症去世,这到底是一种什么病,其在临床的研究进展到底如何,能否可以长期有效的治疗该疾病。

肌萎缩性侧索硬化(ALS)是由运动神经元变性导致的一种迅速进行性神经退行性疾病。当运动神经元死亡时,大脑向身体肌肉发送信号的能力受到损害,导致自愿和不自主的肌肉运动丧失,瘫痪并最终因呼吸衰竭而死亡,肌萎缩侧索硬化症患者的平均存活率为35

 目前,仅有“孤儿药”可治疗

该药物可以在一定程度上延缓病情的发展,但是一月费用需要四千元左右,而且需要长期服用,对经济是个巨大的挑战。那么探究一种新的长期有效的治疗方法,通过一次性治疗就可以达到永久治疗的效果将会是一种长久之计。 

目前一项新研究发现,一种基因治疗的方法可能长期有效安全的降低灵长类动物中一种叫做超氧化物歧化酶1蛋白的产生,该蛋白的产生导致ALS疾病的发生。该项研究,“Safe and effective superoxide dismutase 1 silencing using artificial microRNA in macaques,发表在《Science Translational Medicine》杂志上。

今年10月,麻省大学医学院Horae基因治疗中心的Christian Mueller团队,在猴中用人工microRNA安全有效的沉默超氧化物歧化酶1,通过腺相关病毒(AAV)载体用可以编码靶向超氧化物歧化酶1SOD1)的人工microRNA对家族性ALS中普遍突变的SOD1基因进行了沉默研究。

他们将AAV鞘内(通过椎管)输入进食蟹猴(Macaca fascicularis)的脊髓,比较了针对突变SOD1的人工microRNA表达的不同启动子,结果显示SOD1基因在运动神经元中有有效的传递和沉默的功能。表明SOD1的人工microRNA进行基因治疗是安全的,并且值得进一步开发用于治疗SOD1突变连锁导致的ALS疾病。

家族性ALS病例中,SOD1突变占总病例的约10%,是一种显性性状遗传。这些病例中大约有20%是由编码胞质Cu/Zn超氧化物歧化酶1(SOD1)的基因突变引起的,现已经鉴定出185SOD1突变。有多种机制可解释突变SOD1蛋白为什么具有神经毒性,包括突变SOD1通过构象不稳定性、错误折叠和一定程度的聚集获得毒性1。之前在成年SOD1G93A小鼠(ALS模型)中,Christian Mueller团队已经证明SOD1沉默可显著延缓疾病的发病和死亡,并显著保持肌肉力量和运动及呼吸功能2

在这个研究中,Christian Mueller团队采用在非人灵长类动物中具有优良的中枢神经系统(CNS)转导和安全特性的重组腺相关病毒载体rh.10(rAAVrh.10),针对多个SOD1的突变体来沉默食蟹猴体内的SOD1基因,同时还比较了pol II(CB)pol III(H1U6)启动子驱动miRNA表达的作用。

1)首先,通过测定每个组织中每个细胞的病毒载体拷贝数和分析免疫染

     色分析中GFP的表达,以研究载体在脊髓、脑和外周器官中的分布。

2)其次,用ddPCR和分支FISHRNAscope)分析在脊髓不同部位(颈、

     胸、腰)以及激光捕获的运动神经元中SOD1mRNA水平上的沉默

     情况。

3)最后,利用小RNA-seq分析成熟miR-SOD1 (guide strand)的丰度和非

     靶标效应,分别用NAb法和ELISpot分析AAV衣壳的体液和细胞免疫

     应答,评价临床载体的安全性。

     SOD1的沉默性治疗方法已有很多研究,从临床角度来看,ASO和小干扰RNA的主要缺点之一是患者需要重复给药,rAAV介导的基因治疗(包括基因转移和基于RNAi的基因沉默)是一种一次性给药并终生有效的治疗模式通过脊髓液输送药物表明,腺相关病毒能够在整个运动神经元的长度上表达其载体,运动神经元可以长达三英尺,从肌肉,脊柱到大脑,一旦交付,这些病毒就会将RNAi治疗剂和运动神经元中的SOD1蛋白产量降低多达93%。

     Mueller及其同事还表明,miRNA药物不会引起肝脏毒性,病毒传递载体不会引起免疫反应。类似地,未检测到具有相似序列的基因的脱靶沉默,这通常是许多基因治疗技术的关注点鉴于AAV的治疗与转导效率的相关性,这些结果表明在这个研究中所开发的策略更有利于SOD1人工microRNA治疗走向临床。

这表明我们有一种很好的方式将基于RNAi的药物输送到正确的细胞,其数量足以使我们能够通过一次性治疗使致病基因沉默,”Mueller说。这些实验正处于需要进入下一步并转化为患者临床试验的阶段。

Reference

1. Prudencio M, Hart PJ, Borchelt DR, Andersen PM. Variation in aggregation propensities among ALS-associated variants of SOD1: correlation to human disease. Hum Mol Genet. 2009 Sep 1;18(17):3217-26.

2. Borel F, Gernoux G, Cardozo B, Metterville JP, Toro Cabrera GC1, Song L, Su Q, Gao GP, Elmallah MK, Brown RH Jr, Mueller C. Therapeutic rAAVrh10 Mediated SOD1 Silencing in Adult SOD1(G93A) Mice and Nonhuman Primates. Hum Gene Ther. 2016 Jan;27(1):19-31.

文章链接:http://stm.sciencemag.org/content/10/465/eaau6414.short

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