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责编︱王思珍
亨廷顿舞蹈症（Huntington's Disease, HD）是一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病，由4号染色体亨廷顿基因（HTT）中CAG重复序列的过度扩增引起。患者通常会出现运动障碍、认知功能下降和精神症状，严重影响生活质量。尽管科学家们已经明确了亨廷顿舞蹈症的致病基因，但至今尚无有效的治疗方法。对polyQ疾病的广泛研究揭示了异常扩增的polyQ蛋白以及携带异常重复扩增CAG repeat的RNA转录物影响了细胞的多种正常生理功能，这导致了一种流行的理论，即阻断扩展polyQ蛋白的表达将是治愈这类疾病的有效途径。近年来，基因编辑技术的进步为HD的治疗带来了新的希望。特别是CRISPR/CasRx系统，作为一种新型的RNA靶向的基因编辑工具，显示出在治疗HD等遗传性疾病中的巨大潜力。CRISPR/CasRx作为一种新型RNA干扰工具，是由引导RNA和Cas13效应核酸酶组成，当gRNA与靶序列结合后，CasRx的核糖核酸酶活性被激活，从而导致靶RNA被降解。CRISPR/CasRx这一靶向目的RNA的基因编辑技术为治疗HD提供了新的途径。在该研究中，主要以HD 140Q-KI小鼠以及HD-KI猪模型为研究对象，探索了CRISPR/CasRx系统能否特异性敲低HTT mRNA及其作为HD治疗策略的潜力。暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院研究员闫森/教授李晓江团队在Molecular Neurodegeneration期刊上发表题目为“RNA-Targeting CRISPR/CasRx system relieves disease symptoms in Huntington’s disease models”的最新研究工作，首次将CRISPR/CasRx系统应用于亨廷顿舞蹈症大动物模型的治疗，并成功在多种疾病模型中验证了其有效性。（拓展阅读：李晓江课题组往期进展，详见“逻辑神经科学”报道（点击阅读）：国际顶级权威专家点评 JCI｜暨南大学杨伟莉/李世华/李晓江团队利用猴模型揭示帕金森疾病新病理机制；Aging Cell︱暨南大学李晓江团队发现亨廷顿病小鼠中TDP-43促进疾病进展的新机制；申勇/王延江/赵颖俊点评 A&D｜暨南大学李晓江团队发现通过抑制UBE2N清除β-淀粉样蛋白改善阿尔兹海默症病理的新进展；鲁伯埙/唐北沙/刘琼点评 Sci Adv︱暨南大学杨甦/李晓江团队揭示灵长类动物特有的亨廷顿蛋白降解途径；Cell Death Dis︱暨南大学杨甦/李晓江团队发现HAP40蛋白调控亨廷顿舞蹈症病程发展的重要作用；Transl Neurodegener 综述︱暨南大学李晓江团队评述肌萎缩侧索硬化症动物模型的病理学见解：比较、局限性和挑战；Prog Neurobiol︱暨南大学李晓江团队发现亨廷顿病小鼠中CAG重复序列不稳定性的新机制；Autophagy 综述︱李晓江团队评述线粒体自噬在体内和体外模型中的差异及研究进展；Autophagy︱李晓江团队发现非人灵长类动物模型中SQSTM1对TDP-43胞浆聚集清除的新进展）
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研究人员首先针对人类HTT基因的外显子1，设计了4条gRNA，在体外培养的293T细胞中进行了初步的测试。发现CRISPR/CasRx系统可以高效靶向HTT mRNA，实现目标RNA的高效降解，以及对应蛋白表达水平的降低，尤其是当4条HTT gRNA共同作用下，这为后续的体内实验提供了重要的参考。因此，研究人员在HD 140Q-KI小鼠模型以及HD-KI猪模型中测试CRISPR/CasRx系统有效性，都是选择了4条HTT gRNA共同使用。图1.CRISPR/CasRx系统可高效敲降293T的HTT为了进一步探究CRISPR/CasRx系统沉默HTT对不同疾病阶段HD 140Q-KI小鼠模型的影响，研究人员分别注射了3月龄、6月龄、9月龄的小鼠进行探究。研究结果表明，通过脑立体定位注射递送CasRx和HTT gRNA后，有效降低了不同疾病阶段140Q-KI小鼠模型的突变RNA的表达水平，并且同时改善了HD 140Q-KI小鼠模型的基因转录失调。图2.CRISPR/CasRx系统可改善HD 140Q-KI小鼠模型的基因转录失调在这项研究中，研究人员首次将CRISPR/CasRx系统应用于亨廷顿舞蹈症大动物模型的治疗。研究人员选择的是能够精准模拟HD病人病理特征的HD-KI猪模型，同样是通过脑立体定位注射的方式进行病毒的的递送。图3.CRISPR/CasRx系统应用于治疗HD-KI猪模型研究人员通过免疫染色和RNA测序等多种技术分析了相关神经病理的变化，并通过行为实验评估了治疗对HD-KI猪模型运动能力的影响。结果表明利用CRISPR/CasRx敲低HTT mRNA不仅能够减少突变亨廷顿蛋白的累积，改善转录失调并且延缓HD-KI猪模型神经元丢失，更重要的是有效地改善了HD-KI猪的运动功能障碍。图4.CasRx敲低HTT mRNA可改善HD-KI猪模型相关神经病理这项研究的创新点在于首次将CRISPR/CasRx系统应用于HD大动物模型的治疗，并成功在多种疾病模型中验证了其有效性。这一发现不仅为HD患者提供了新的治疗希望，还为其他由基因突变引起的遗传性疾病的治疗提供了有价值的见解和新的途径。CRISPR/CasRx系统的成功应用，标志着基因编辑技术在治疗复杂遗传病领域的又一重要进展。总的来说，这项研究不仅展示了CRISPR/CasRx系统在HD治疗中的潜力，还为未来开发更精准、更有效的基因疗法提供了宝贵的科学依据。随着技术的不断进步，基因编辑有望成为治疗多种遗传性疾病的关键手段。
原文链接：https://molecularneurodegeneration.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13024-024-00794-w暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院研究员闫森为该论文通讯作者，李晓江、李世华教授，中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学研究员对本项目提供了大力的支持。暨南大学基础医学与公共卫生学院博士生林颖琪、李彩娟、陈艺之为共同第一作者，该团队其他成员中国科学院广州生物医药与健康研究院刘朝明，暨南大学罗钧洪教授，涂著池研究员也为本研究提供了重要的帮助。该研究得到了国家重点研发计划(2021YFA0805300)、国家自然科学基金(82171244, 32470564, 81922026, 82271902, and 32170981)广东省科技厅、暨南大学王宽诚青年学者、暨南大学双百英才、暨南大学博士研究生拔尖创新人才培养项目(2023CXB023, 2024CXB020)等项目的大力支持。实验室长期诚聘不同学科背景的博士后，待遇从优。欢迎对脑科学感兴趣的有志青年加入!邮箱231yansen@163.com通讯作者简介：闫森，博士，研究员，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院研究员，博士生导师，国家优秀青年基金获得者，青年珠江学者，中国青年科学协会理事。致力于大动物疾病模型的建立及基因治疗，并对神经退行性疾病进行分子机制的研究。建立了一套完整的从动物模型的制备到分子病理分析及评价体系。以第一作者或通讯作者在Cell，Nature Biomedical Engineering，Signal Transduction and Targeted Therapy, Advanced Science等权威期刊发表论文多篇。国家重点研发计划青年科学家项目负责人，主持国家重大研究计划“非人灵长类脑分子机制的研究”；国家自然科学面上项目，广东省科技计划，广州市重点领域研发计划"脑科学与类脑研究"重大科技专项等。转载须知：“逻辑神经科学”特邀稿件，且作者授权发布；本内容著作权归作者和“逻辑神经科学”共同所有；欢迎个人转发分享，未经授权禁止转载，违者必究。
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