时间：2023-03-14 11:00
亨廷顿舞蹈症(Huntington’s disease, HD)是一种罕见的常染色体显性遗传病。患者一般在中年发病，出现运动、认知和精神方面的症状。亨廷顿舞蹈症临床症状复杂多变，患者病情呈进行性恶化，通常在发病 15～20 年后死亡。起病隐匿，进展缓慢，以舞蹈样动作伴进行性认知、精神功能障碍终至痴呆为该病的主要特征。
病因是亨廷顿基因上多核苷酸重复序列的错误表达，从而影响不同的分子通路，最终导致神经功能失调和退化。它的致病基因Htt(Huntingtin)编码Htt蛋白(Huntingtin protein)，在它的第一个外显子中，包含了重复的CAG三联密码子。在HD中，这个三联密码子的重复次数会出现异常增加。拥有多36次CAG重复三联子的个体会患病。在大脑中表达的变异Htt蛋白通过不同分子机制导致神经功能退化。变异蛋白不仅促使该蛋白的异常功能增加而且导致正常功能的丧失。
在HD动物模型中，人们已经开发出能够减少或阻止突变体亨廷顿蛋白（mHTT）表达的治疗方法1–3。CRISPR/CAS9介导的基因编辑是永久性的，在体内能有效抑制mHTT的表达，研究证明CRISPR/Cas9在神经退行性疾病小鼠模型中缓解神经表型方面具有显著潜力4。然而，CRISPR/Cas9编辑是否可以用于编辑/纠正突变和改善患者的神经退行性效应仍有待验证。由于大型哺乳动物在大脑大小、发育和大脑结构上与人类更相似，因此在生物学和生理上与人类相似的大型动物模型的临床前研究中，评估CRISPR/Cas9安全性问题是很重要的。事实上，越来越多的证据表明，CRISPR/Cas9可以用于非人类灵长类动物，以模拟重要的大脑疾病，包括帕金森病和自闭症5-6。因此，迫切需要评估CRISPR/Cas9在大型动物中的安全性和治疗效果。
与人类的大脑类似，猪的大脑有广泛的皮质脑回，这可能赋予了大型哺乳动物独特的认知功能。目前猪已被用来模拟各种人类疾病的模型。暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院李晓江教授团队曾在2018年建立了HD基因敲入（KI）猪7，它可以重现HD患者大脑中所见的选择性神经退行性变。
2023年2月16日，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院李晓江教授，李世华教授，闫森研究员，联合中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学研究员在Nature Biomedical Engineering上发表题为 Cas9-mediated replacement of expanded CAG repeats in a pig model of Huntington’s disease 的研究论文 。该工作利用AAV病毒载体表达CRISPR/Cas9基因编辑的技术修复及敲除亨廷顿猪模型的突变基因，评估了CRISPR/Cas9在猪大脑中的可能毒性，并使用HD KI猪来检测CRISPR/Cas9对去除mHTT及其相关表型的影响。
本文研究工作使用AAV9靶向HD KI猪的突变HTT基因来检测治疗效果。将AAV9病毒立体定向注射到6月龄猪大脑纹状体中，表达gRNA和Cas9的病毒按1：2的比例混合，并将30μl的混合病毒（共1-1.5×1012 vg）注射到猪纹状体的两侧（每侧15μl）；通过耳廓静脉将gRNA和Cas9的病毒注射到3-7日龄仔猪体内，2 × 1013 VG/kg，每只仔猪大约1.8 × 1013 VG。研究结果显示，CRISPR/Cas9介导的基因组编辑没有显著毒性，单次脑立体定向注射或静脉注射CRSPR/Cas9并部分替代mHTT，可以有效减少神经退行性变，缓解神经表型。
该研究证明CRISPR/Cas9对神经退行性疾病大型动物模型的治疗发挥突出作用，CRISPR/Cas9在治疗人类神经系统疾病方面具有巨大的潜力。
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参考文献
1. Fyfe, I. Antisense oligonucleotides improve cognitive function in HD model. Nat. Rev. Neurol. 14, 690–691 (2018).
2. Kordasiewicz, H. B. et al. Sustained therapeutic reversal of Huntington’s disease by transient repression of huntingtin synthesis. Neuron 74, 1031–1044 (2012).
3. Southwell, A. L. et al. Huntingtin suppression restores cognitive function in a mouse model of Huntington’s disease. Sci. Transl. Med. 10, eaar3959 (2018).
4. Duan, Y. et al. Brain-wide Cas9-mediated cleavage of a gene causing familial Alzheimer’s disease alleviates amyloid-related pathologies in mice. Nat. Biomed. Eng. 6, 168–180 (2022).
5. Yang, W., Li, S. & Li, X.-J. A CRISPR monkey model unravels a unique function of PINK1 in primate brains. Mol. Neurodegener. 14, 17 (2019).
6. Zhou, Y. et al. Atypical behaviour and connectivity in SHANK3-mutant macaques. Nature 570, 326–331 (2019).
7. Yan, S. et al. A Huntingtin knockin pig model recapitulates features of selective neurodegeneration in Huntington’s disease. Cell 173, 989–1002.e13 (2018).
