科學家使用 CRISPR–Cas9 基因編輯技術，成功提高了四隻患有最常見型別肌肉營養不良症的狗的肌肉蛋白水平。這項進展可能加速針對人類對抗這種致命肌肉萎縮疾病的類似療法的臨床試驗。
如果這種方法被證明對人類有效，它可能會從根本上改變杜氏肌營養不良症患者的疾病軌跡，這是一種罕見的遺傳疾病，主要影響男孩。基因突變導致杜氏患者的肌肉細胞產生很少或不產生抗肌萎縮蛋白，這種蛋白質有助於肌肉吸收衝擊並保護它們免受長期退化。這種破壞性疾病發生在大約每 3500 名男孩中，導致患者的肌肉從兒童早期開始逐漸分解。通常在青少年時期就讓他們只能坐輪椅，並通常因心力衰竭或無法呼吸而導致早逝。目前尚無治癒方法。
一個由 U.T. 西南醫學中心 領導的研究團隊編輯了患有杜氏肌營養不良症的幼犬的肌肉細胞，以去除蛋白質更高產量的關鍵障礙——一段短的、有問題的蛋白質編碼 DNA 片段，這種片段同時存在於犬類和人類患者中。干預後約兩個月內，這些狗產生了更多的抗肌萎縮蛋白；與骨骼相連的肌肉中的水平從正常的 3% 到 90% 不等，具體取決於肌肉型別和使用的劑量。在心臟肌肉（治療的關鍵目標）中，水平攀升至正常水平的 92% 之高。在患有杜氏肌營養不良症的人類中，抗肌萎縮蛋白可能幾乎不存在——目前唯一可用的療法是在研究人員表明它可以將抗肌萎縮蛋白恢復到正常水平的 不到 1% 後獲得批准的。研究人員在《科學》(Science) 雜誌上發表了他們的發現，他們表示沒有檢測到基因組其他區域的任何意外變化（基因編輯技術的一個常見擔憂）——也沒有證據表明該技術使狗生病。
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為了將這種基因編輯技術匯入狗的肌肉，資深作者、U.T. 西南醫學中心的分子生物學家 Eric Olson 和他的同事們改造了病毒作為遞送載體，剝離了一些病毒自身的 DNA，為基因編輯機器貨物騰出空間。一些病毒攜帶了 Cas9——用於切除肌肉細胞中阻礙抗肌萎縮蛋白產生的 DNA 序列的分子“剪刀”。其他病毒則攜帶了一個引導分子，以幫助 Cas9 識別它應該在哪裡進行必要的切割。
Olson 的團隊已經證明 CRISPR 可用於治療齧齒動物和實驗室中人類細胞的杜氏肌營養不良症，但這項新工作標誌著在大型哺乳動物身上取得的首次成功。對於這項研究，該團隊專注於測量蛋白質水平的恢復本身。它尚未探索干預措施如何改變狗的行為和日常生活。
CRISPR 基因編輯機器的一次注射在人類杜氏肌營養不良症患者體內可能持續多久仍是未知數。Olson 和他的同事希望這種干預措施可能只需一次劑量就足夠持久，但他們需要進一步的結果才能更清楚地瞭解情況。西北大學遺傳醫學中心主任、遺傳學家和心臟病專家 Elizabeth McNally 說，如果隨著時間的推移需要更多治療，患者可能無法使用相同的病毒載體。“身體可能會產生中和抗體，因此關於病毒遞送部分有很多問題，”McNally 說，她也是 Olson 的 衍生公司 董事會成員，該公司試圖將這項杜氏技術商業化，但未參與這項研究。
目前美國市場上唯一 批准 用於杜氏肌營養不良症的治療方法——一種需要持續給藥的注射藥物——在幫助抗肌萎縮蛋白水平適度提高後，頗具爭議地 獲准用於人類。這種方法與 Olson 的方法不同，因為它作用於 RNA（DNA 最終轉錄成的分子），但使異常 DNA 序列保持不變，並且需要不斷重新引入以確保健康的抗肌萎縮蛋白產生。批准療法的公司 Sarepta Therapeutics 沒有立即回應關於這項新研究的評論請求。哈佛大學幹細胞生物學和再生醫學教授 Amy Wagers 是一位杜氏肌營養不良症研究員，她沒有參與這兩種療法，她說這兩種療法都可能聯合使用以幫助提高抗肌萎縮蛋白。“我認為看到這項新工作現在從老鼠身上轉化為大型動物模型真的很令人興奮，”她補充道。然而，她說，“作者非常恰當地指出，這是一項初步研究，動物數量很少，隨訪時間也很短。”
Sarepta 批准的技術和 Olson 的實驗性技術都針對杜氏肌營養不良症人群的一個子集：具有特定型別抗肌萎縮蛋白基因突變的患者，這影響了大約 13% 的該疾病患者。在美國，這大約影響 1300 到 1900 人。“我們需要在狗身上進行長期的安全性和有效性研究，”Olson 說。“如果這種情況持續下去，我們需要幾年時間才能準備好在人體上進行測試。”