基因疗法与神经退行性疾病

神经退行性疾病（ND）是机体神经元结构或功能逐渐丧失而引发的一类疾病，包括帕金森病（PD）、阿尔茨海默病（AD）、亨廷顿氏病等；目前这类疾病病因尚不明确并无有效治愈手段，且严重威胁着患者的生活质量。基因疗法可以将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，特别是神经退行性疾病，因此受到特别的关注。近日，Nature Neuroscience发布文章Gene-based therapies for neurodegenerative diseases，盘点了基因疗法在治疗神经退行性疾病方面的一些最新趋势。

基因疗法治疗ND的前景与挑战：

基因治疗神经退行性疾病的前景取决于两个因素：靶向致病基因的能力和实现“单一给药，持久干预”的可能性。不同于其他器官，中枢神经系统（CNS）很难实现重复给药，因为CNS中重复给药很容易达到有效治疗浓度的最高值。另一方面，大多数外周给药，药物无法通过血脑屏障或效果不佳。小分子和抗体仍然是神经退行性疾病临床试验的主要手段，仅有少数的基因治疗候选药物在接受临床阶段测试。

如何将基因疗法安全、高效和特异性地递送到CNS仍然是一个挑战。尽管科研人员正在尝试各种非病毒递送策略（例如纳米颗粒和核糖核蛋白复合物）。但到目前为止，这些方法是否适用于CNS仍不确定。在病毒载体中，以腺相关病毒（AAV）为载体的基因治疗最为常见，这是因为AAV具有很强的神经元趋向性，具有广泛的组织分布性和理想的安全特征。但是中和抗体导致AAV很难重复给药，高剂量AAV存在潜在安全隐患等问题仍没有得到有效结局。

常用基因编辑的方法

随着基因编辑技术的成熟，越来越多不同的技术开始应用于ND的治疗，这其中就包括：基因表达、DNA编辑和RNA编辑。

基因表达：将外源性基因导入中枢神经系统是基因治疗最直接的方法。递送的基因可以恢复由于病理性突变导致的基因功能丧失，如治疗脊髓性肌萎缩（SMA）的SMN1基因。此外，某些基因可以递送神经营养因子，促进神经元存活。

DNA编辑：DNA编辑工具可以控制基因表达或纠正致病性突变，一些基因疗法已经开始进入临床。DNA编辑有两个关键元件：识别特定基因组序列的DNA结合结构域和产生双链断裂（DSB）的核酸酶，同其他细胞元件一起，可实现特定基因的敲除、插入或修饰。三种主要的DNA编辑核酸酶分别为：锌指核酸酶（ZFN）、转录激活子样效应子核酸酶（TALENs）和CRISPR相关核酸酶。

RNA编辑：基于RNA的编辑的基因疗法在转录水平改变靶标基因表达。由于RNA是瞬时的，造成永久性伤害的风险较小。但基于RNA的治疗药物的临床应用由于疗效有限、缺乏特异性和有害的脱靶效应一直没有得到广泛应用。随着化学修饰、递送载体和RNA编辑工具的改进，基于RNA编辑基因疗法受到关注。与神经退行性疾病相关的策略主要为两个：反义寡核苷酸（ASO）和Cas13d。这其中，与其他靶向DNA的Cas蛋白不同，Cas13是一种可以结合并切割RNA，导致基因敲低的酶。Cas13d是Cas13 4个亚型中最小的，可包装成单个AAV用于体内应用。除了RNA敲低，Cas13酶还适应于RNA剪接调控和碱基编辑。

常见疾病中的常见靶点

SMA是一种严重、进行性、可能致命的神经肌肉疾病。它影响大约万分之一的婴儿，是婴儿死亡的主要遗传原因。SMA是由于SMN1基因突变导致SMN蛋白缺乏所致（人体中， SMN2基因同样产生SMN蛋白，但水平相对较低）。这种蛋白存在于全身各处，对控制肌肉和运动神经的功能至关重要。虽然SMA主要是在婴幼儿期发病，但患者可能是从婴儿至成人的任何年龄段。目前治疗SMA也主要是通过表达SMN1基因或者修饰SMN2基因完成。

在美国，近九分之一的老年人受到AD的影响。目前FDA批准的治疗方法只能轻微的缓解症状，并不能彻底治愈疾病。众多研究都关注有AD相关的三个潜在靶向基因：app、MAPT和APOE。

帕金森病同样是最常见的神经退行性疾病之一，患者大脑中的特定神经元会逐渐死亡，导致多巴胺产量不足，从而影响患者的运动能力，使其肌肉出现僵硬和震颤。目前的治疗仅提供症状缓解，具有显着的副作用，不能减缓疾病的进展。而常用基因疗法的策略包括：调节神经元信号、表达神经营养和再生因子和靶向潜在的致病基因（SNCA、GBA和LRRK2）。

基因疗法是获得业界关注的创新疗法。而神经退行性疾病不但对患者本身，而且对他们的家庭、社区和整个社会都有相当严重和深远的负面影响。我们期待随着基因治疗研发的不断突破和多学科手段的应用，我们能够克服目前遇到的挑战，实现基因疗法治疗神经退行性疾病的全部潜力。 (生物谷Bioon.com）