杜氏肌营养不良症会使患者肌肉萎缩和无力,逐渐不能行走(图片来源:VOANews)
杜氏肌肉营养不良症是由于肌营养不良蛋白基因(DMD基因)突变引起,这个基因对维持肌纤维的细胞膜十分重要。因此,科学家正在研究基因疗法,希望能够找到治疗DMD的方法。
基因疗法是把一个正常的基因送入患者细胞,取代出现突变的基因。对于一些严重的遗传疾病来说,基因疗法能带来根治疾病的希望。
2016年9月,FDA已经批准了首个杜氏肌营养不良症药物Exondys 51,治疗DMD基因的第51号外显子突变的患者。这些患者大概占所有DMD患者比例的13%。但对于其他患者来说,他们仍然需要有效的治疗手段。
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DMD基因(肌营养不良蛋白基因)的完整编码部分长达14000多个碱基,是人类基因组中第三大基因。它的长度超过了目前基因疗法所使用的病毒能够装载的基因长度的3倍!因此,对于杜氏肌肉营养不良症患者来说,DMD基因的长度是开发基因疗法时难以逾越的障碍。
27年前1个罕见病例的启示
现在,一个27年前的发现有望带来治疗杜氏肌营养不良症的基因疗法。
1990年,来自英国的肌营养不良症研究专家Kay Davies博士发现了一个杜氏肌营养不良症的罕见病例,他竟然活到了61岁,并且还能够在拐杖的帮助下行走!
通常,DMD基因上的少数几个位点突变就会引起肌营养不良疾病。但是Davies博士记录的这位患者竟然缺失了DMD基因长度的46%(几千个位点)。
英国牛津大学Kay Davies教授发现了这个罕见DMD病例(图片来源:牛津大学)
Davies博士和其他科学家从这位61岁的患者身上意识到了一种解决办法,那就是保留基因中最关键功能的部分,而去掉其它不必要的区域。
2002年时,俄亥俄州立大学(Ohio State University)副教授Scott Harper博士和他的同事Jeff Chamberlain博士成功地将肌营养不良蛋白基因缩短到了约4000个碱基。
目前,3个不同的美国研究团队据此设计出足够小的微型DMD基因,使其能够被装入病毒,从而送到细胞里发挥治疗作用。
这种迷你基因疗法,很快就要进入临床试验评估效果。第一项试验将由生物技术公司Sarepta Therapeutics和慈善基金会Parent Project Muscular Dystrophy支持,最快下个月就能在位于美国俄亥俄州哥伦布市的全国儿童医院(Nationwide Children’s Hospital)开始。另两项试验分别来自美国生物技术公司Solid Biosciences和辉瑞(Pfizer),预计将在2017年底和2018年上半年开始。
科研人员花费了15年时间来开发这种迷你基因疗法,找到一个能够将基因同时送往心肌、隔肌和四肢肌肉的病毒非常困难。此外,大规模的生产这种病毒至今也不是一件容易的事情。支持这项试验的基金会创始人Pat Furlong女士说,她将向全国儿童医院捐赠240万美元用以进行这项试验。这其中的大部分将用于在高科技的洁净室中生产病毒。
在进入临床试验以前,科学家们已经在大型动物实验中取得了不错的结果。法国基因疗法中心Genethon发表的一项研究显示,接受了迷你基因疗法的狗能够跳过一个小型障碍去抓取一个玩具。
在经过基因治疗的狗肌肉细胞中观察到基因活性恢复(图片来源:MIT)
未来和希望
尽管即将开始的这3项基因疗法临床试验不会很完美,但是医生仍然希望它可以显著延长患者寿命,改善患者的生活状态,就像27年前那位61岁的患者一样。Scott Harper博士表示:“这将带来戏剧性的变化,我们能够延长这些男孩的生命数十年之久。”
这3项试验还未正式公布之前,患儿的家长们就已经迫不及待想加入临床试验。在全国儿童医院进行的试验将分为两组,其中一组为3个月到3岁大的婴儿患者,另一组为3到7岁大的幼儿患者。每位患者都将通过静脉注射接受10的15次方个病毒。
Nationwide Children's Hospital是美国最佳的儿童医院之一,即将开展治疗DMD的基因疗法临床试验 (图片来源:维基百科)
试验的首席研究员、俄亥俄州立大学的Louise Rodino-Klapac教授说他们初步计划在12位患者身上展开试验。她指出,试验仍有多种失败的可能,比如说患者的肌肉已经受到了过度的损害而无法恢复,以及患者的免疫系统可能对病毒展开攻击使基因无法被送到肌肉细胞。
无论如何,关于这个即将开展的全球首个针对全身肌肉的基因疗法试验,许多人都寄予厚望。
对于患儿和他们的家庭来说,这项试验意味着很多。由于新药开发的漫长过程,对于许多患儿来说,这也许是他们摆脱轮椅的唯一机会。
一名12岁的肌营养不良症患者Luka在摄影师的想象力之下完成自己无法做的事情,希望照片有一天能成为现实(图片作者:Matej Peljhan)