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如果溶酶体不能正常工作废物就会堆积并杀死神经细胞

多年来,美国科罗拉多州的一对夫妇一直在寻找为何他们活泼开朗的小女儿走路、说话和看东西越来越困难。2016年12月,Julia Vitarello和Alek Makovec得知6岁的女儿Mila Makovec几乎可以肯定患有贝敦氏症。这是一种遗传性的致命神经退行性疾病。现在,Mila正在使用一种针对其特定致病DNA突变的药物,而且似乎已经阻止了病情的发展。

近日,在美国人类遗传学协会年度会议上,研究人员讲述了这个故事,并表示在不到1年时间里,他们测序了Mila的基因组,并给她制作了一种合成的RNA分子,帮助细胞忽视她的基因缺陷,并产生所需的蛋白质。他们说,同样的步骤可以帮助其他一些因单个基因的独特突变而患病的人。

“这非常令人兴奋。”未参与该研究的得克萨斯大学西南医学中心基因治疗研究员Steven Gray说,“对于个性化医疗如何在实践中发挥作用,这是再好不过的例子了。”

据估计,在美国,每10万新生儿中就有2~4人患有贝敦氏症。患者的溶酶体,即细胞内清除废物分子的充满酶的囊出了问题。如果溶酶体不能正常工作,废物就会堆积并杀死神经细胞,导致患者大脑损伤并在青春期死亡。

当Mila的医生对其基因组的蛋白质编码部分进行测序时,他们在一个名为CLN7的基因拷贝中发现了一个错误,该基因编码了一种蛋白质,这种蛋白质可能有助于使分子穿过溶酶体的膜。CLN7的两个拷贝(一个来自母亲,一个来自父亲)都要出现突变才会引起疾病,但是Mila只有来自父亲的拷贝出现了缺陷。

Mila的医生希望仔细检查她的整个基因组,以确认其患有CLN7形式的贝敦氏症。但很少有临床实验室提供这种更昂贵的分析。此外,完成这类工作的时间至少为4个月,在此期间,Mila的病情将继续恶化。

在2017年1月的一个晚上,波士顿贝斯以色列女执事医疗中心内科医生Cindy Lien在Facebook的一个群组中看到了一则消息:Mila家人的一个朋友发贴说Mila需要快速测序全基因组。

Lien告诉了她的丈夫、哈佛大学附属波士顿儿童医院神经学家和神经遗传学家Timothy Yu,他的工作涉及对自闭症患者的基因组测序。“让我们帮助她。”Yu说。

1个月后,Yu的实验室得到了Mila的全部基因组结果。从标准的分析中没有发现新问题。但是,Yu的团队注意到其母亲的CLN7基因的非编码部分与正常的CLN7基因序列不一致。

到4月,测试表明,一个大约有2000个碱基的DNA片段落在了那里——这是一个短的DNA序列,被称为逆转录转座子,可以在基因组周围跳跃。当CLN7基因被转录成RNA时,这个额外的DNA引起了一个错误。因此,Mila的CLN7基因的副本产生了一种短而无用的溶酶体蛋白。

Yu决定尝试一种叫作反义寡核苷酸的新药。它可以与有缺陷的RNA结合,隐藏后者,并诱骗细胞产生正常的蛋白质。研究人员设计了一种能匹配Mila的CLN7突变并在其细胞中工作的反义寡核苷酸,同时找到一家公司进行生产。到2017年12月,Yu的团队为Mila制出了一种名为“milasen”的药物。

今年1月,美国食品药品监督管理局批准了一项单例试验,Yu回忆说,“我们深吸了一口气,开始了。”研究人员在Mila的脊髓液中注入了少量的milasen,理想情况下,它会进入Mila的大脑并修复她的神经元,然后每两周增加一次剂量。

这种药似乎是安全的。虽然Yu团队还没有生化证据表明Mila的神经细胞正在制造CLN7基因的蛋白质,但是她的一些症状已经逐渐减轻。最明显的变化是她现在的癫痫发作更少也更轻:曾经一天出现20到30次,持续时间长达2分钟;现在,每天只有5到12次,持续几秒钟。

Mila现在已回到科罗拉多州的家,仍然看不见,不能说话,需要帮助行走。但是Yu说,在临床测试中“她看起来很稳定”。她的妈妈注意到Mila腿部和躯干开始有了力量,可以更好地吞咽食物,并且看起来更加机敏——“对我来说是巨大的改变”。她称,Mila“可能会有第二次生命的机会”是“难以置信的”。

Yu不知道开发这种治疗需要花费多少钱,Mila将继续每3个月接受一次治疗。但是,通过Mila奇迹基金会、Yu的研究支持和波士顿儿童医院的筹款,她的治疗费用基本足够。

Yu估计,在患有贝敦氏症和其他遗传性疾病的患者中,有10%到15%的人有类似的罕见突变,涉及一种被误读的基因,一旦被识别出来,就可以用定制的反义药物快速锁定。该团队现在正致力于使用同样的策略治疗某些遗传性神经退行性疾病。“我认为这确实开辟了一条途径,可以应用于其他遗传疾病。”Yu说多年来,美国科罗拉多州的一对夫妇一直在寻找为何他们活泼开朗的小女儿走路、说话和看东西越来越困难。2016年12月,Julia Vitarello和Alek Makovec得知6岁的女儿Mila Makovec几乎可以肯定患有贝敦氏症。这是一种遗传性的致命神经退行性疾病。现在,Mila正在使用一种针对其特定致病DNA突变的药物,而且似乎已经阻止了病情的发展。

近日,在美国人类遗传学协会年度会议上,研究人员讲述了这个故事,并表示在不到1年时间里,他们测序了Mila的基因组,并给她制作了一种合成的RNA分子,帮助细胞忽视她的基因缺陷,并产生所需的蛋白质。他们说,同样的步骤可以帮助其他一些因单个基因的独特突变而患病的人。

“这非常令人兴奋。”未参与该研究的得克萨斯大学西南医学中心基因治疗研究员Steven Gray说,“对于个性化医疗如何在实践中发挥作用,这是再好不过的例子了。”

据估计,在美国,每10万新生儿中就有2~4人患有贝敦氏症。患者的溶酶体,即细胞内清除废物分子的充满酶的囊出了问题。如果溶酶体不能正常工作,废物就会堆积并杀死神经细胞,导致患者大脑损伤并在青春期死亡。

当Mila的医生对其基因组的蛋白质编码部分进行测序时,他们在一个名为CLN7的基因拷贝中发现了一个错误,该基因编码了一种蛋白质,这种蛋白质可能有助于使分子穿过溶酶体的膜。CLN7的两个拷贝(一个来自母亲,一个来自父亲)都要出现突变才会引起疾病,但是Mila只有来自父亲的拷贝出现了缺陷。

Mila的医生希望仔细检查她的整个基因组,以确认其患有CLN7形式的贝敦氏症。但很少有临床实验室提供这种更昂贵的分析。此外,完成这类工作的时间至少为4个月,在此期间,Mila的病情将继续恶化。

在2017年1月的一个晚上,波士顿贝斯以色列女执事医疗中心内科医生Cindy Lien在Facebook的一个群组中看到了一则消息:Mila家人的一个朋友发贴说Mila需要快速测序全基因组。

Lien告诉了她的丈夫、哈佛大学附属波士顿儿童医院神经学家和神经遗传学家Timothy Yu,他的工作涉及对自闭症患者的基因组测序。“让我们帮助她。”Yu说。

1个月后,Yu的实验室得到了Mila的全部基因组结果。从标准的分析中没有发现新问题。但是,Yu的团队注意到其母亲的CLN7基因的非编码部分与正常的CLN7基因序列不一致。

到4月,测试表明,一个大约有2000个碱基的DNA片段落在了那里——这是一个短的DNA序列,被称为逆转录转座子,可以在基因组周围跳跃。当CLN7基因被转录成RNA时,这个额外的DNA引起了一个错误。因此,Mila的CLN7基因的副本产生了一种短而无用的溶酶体蛋白。

Yu决定尝试一种叫作反义寡核苷酸的新药。它可以与有缺陷的RNA结合,隐藏后者,并诱骗细胞产生正常的蛋白质。研究人员设计了一种能匹配Mila的CLN7突变并在其细胞中工作的反义寡核苷酸,同时找到一家公司进行生产。到2017年12月,Yu的团队为Mila制出了一种名为“milasen”的药物。

今年1月,美国食品药品监督管理局批准了一项单例试验,Yu回忆说,“我们深吸了一口气,开始了。”研究人员在Mila的脊髓液中注入了少量的milasen,理想情况下,它会进入Mila的大脑并修复她的神经元,然后每两周增加一次剂量。

这种药似乎是安全的。虽然Yu团队还没有生化证据表明Mila的神经细胞正在制造CLN7基因的蛋白质,但是她的一些症状已经逐渐减轻。最明显的变化是她现在的癫痫发作更少也更轻:曾经一天出现20到30次,持续时间长达2分钟;现在,每天只有5到12次,持续几秒钟。

Mila现在已回到科罗拉多州的家,仍然看不见,不能说话,需要帮助行走。但是Yu说,在临床测试中“她看起来很稳定”。她的妈妈注意到Mila腿部和躯干开始有了力量,可以更好地吞咽食物,并且看起来更加机敏——“对我来说是巨大的改变”。她称,Mila“可能会有第二次生命的机会”是“难以置信的”。

Yu不知道开发这种治疗需要花费多少钱,Mila将继续每3个月接受一次治疗。但是,通过Mila奇迹基金会、Yu的研究支持和波士顿儿童医院的筹款,她的治疗费用基本足够。

Yu估计,在患有贝敦氏症和其他遗传性疾病的患者中,有10%到15%的人有类似的罕见突变,涉及一种被误读的基因,一旦被识别出来,就可以用定制的反义药物快速锁定。该团队现在正致力于使用同样的策略治疗某些遗传性神经退行性疾病。“我认为这确实开辟了一条途径,可以应用于其他遗传疾病。”Yu说。

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