科大研发新型基因编辑策略,有助治疗阿尔茨海默症
16-08-2021

由香港科技大学(科大)领导的国际研究团队,近期成功研发出一种新型全脑基因编辑技术,在小鼠模型中证明可以改善阿尔茨海默症(AD)的病理症状,有潜力发展成为AD的新型长效治疗手段。

HKUST’s Vice-President for Research and Development, Prof. Nancy Ip (second right) and her research team members – including doctoral student and co-first author of this research paper, Ms. Stephanie DUAN Yangyang (first right) – used the confocal imaging system (pictured) to demonstrate how disruption of a familial Alzheimer’s disease mutation by genome editing strategy reduces disease pathology. 
科大副校长(研究及发展)叶玉如教授(右二)及其研究团队成员──包括是次研究论文的共同第一作者博士生段扬扬女士(右一) ──利用激光共聚焦成像系统来展示基因编辑技术如何透过破坏家族性阿尔茨海默症遗传突变来减低疾病病理。

据估计,中国有超过50万人罹患遗传性的阿尔茨海默症,即家族性阿尔茨海默症(FAD)。FAD是一种与家族史高度相关的先天性阿尔茨海默症。虽然FAD患者有明确的遗传病因,亦可在认知出现问题之前获得诊断,但目前还未有有效的治疗方法。

基因编辑技术1在治疗例如FAD这类由遗传基因突变引发的疾病方面,展现出巨大潜力。它可以在疾病症状出现之前,纠正引发疾病的基因突变,并且可以达到「一次治疗,长期有效」的治疗效果。不过,基因编辑技术的临床发展和应用还存在一些障碍。例如,目前尚缺乏有效、高效、非侵入式的运送工具,将基因编辑工具运送到大脑。此外,现有的基因组编辑技术,还无法在全脑范围发挥有效的治疗作用。

近日,由科大副校长(研究及发展)叶玉如教授领导的研究团队,研发出一种新型全脑基因编辑技术。该技术使用新型的运送工具,可以跨越血脑屏障,通过单次、无创的静脉注射,将优化的基因编辑工具运送到整个大脑,实现高效的全脑基因编辑。研究发现,这种技术可以有效破坏AD转基因小鼠模型中的FAD基因突变,并在全脑范围改善AD的病理症状,为开发新型AD治疗方法打下基础。

同时,研究团队还发现,AD转基因小鼠在接受基因编辑技术治疗的6个月后,即小鼠平均寿命的三分之一,其大脑中被认为引发AD神经退行病变的淀粉样蛋白斑块,仍然保持较低水平,证明了该基因编辑技术的单次治疗可以维持长期疗效。研究亦未在小鼠身上发现任何明显的副作用。

The research team demonstrates that disruption of a familial Alzheimer’s disease mutation by this genome editing strategy reduces disease pathology, i.e. the area of Aβ deposition, throughout the brain.
患有神经退行病变的小鼠大脑(左图)中存有大量被认为是引发AD元凶的淀粉样蛋白斑块(绿色虚线区域中的白色阴影),在进行基因编辑治疗后,相关的白色阴影明显下降(右图)。

身兼科大晨兴生命科学教授及分子神经科学国家重点实验室主任的叶教授表示:「我们的研究工作首次实现了高效的全脑基因编辑,同时在全脑范围有效改善AD的病理症状。这是一项令人振奋的进展,在基因编辑技术应用到遗传性脑疾病治疗领域是一个重要里程碑,有助推动相关疾病的精准医疗发展。」

基因编辑有效改善患有AD遗传突变小鼠的记忆功能。

这项研究由科大、美国加州理工学院以及中国科学院深圳先进技术研究院的研究团队合作进行。研究结果已获国际权威科学期刊《Nature Biomedical Engineering》刊载。

1基因编辑是一种通过删除、插入或替换基因组特定位置的脱氧核糖核酸序列,对生物体基因组进行精确修改的生物技术。

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