来自美国范德比特大学(Vanderbilt University)生命科学系,英国医学研究国立研究院(National Institute for Medical Research)的研究人员首次证明利用一种新型的基因治疗的方法:RNA干扰(RNAi)能在一个活体动物中治愈一种遗传失序症(genetic disorder)。这一研究成果公布在《内分泌学》(Endocrinology)杂志上。
这项研究说明RNAi能治愈经过遗传工程改造的,表达一种缺陷型人类激素(干扰正常生长)的小鼠,当将表达缺陷型人类生长激素的基因插入到小鼠基因组中的时候,小鼠的生长会受到阻碍,但是当用一种小片段RNA干扰激素的生成,那么小鼠就能恢复正常。
来自范德比特大学医学中心的John Phillips教授表示,“这已经充分的阐述了这种遗传失序症的原因机理,并得到了一种治疗的方法”,Phillips教授自1987年就开始研究人类生长缺陷失序症,他与James G. Patton教授,以及两位研究生Nikki Shariat和Robin Ryther共同发表了这一重要的成果。
生长激素缺乏症(Growth Hormone Deficiency,GHD)又称垂体性佚儒症(Pitu-itary dwarfism)。垂体前叶分泌生长激素、促肾上腺皮质激素、促甲状腺激素和促性腺激素维持人体正常内分泌功能。如因垂体前叶分泌的生长激素不足,则导致生长激素缺乏症。其主要临床表现为生长障碍。部分患儿伴有性腺、甲状腺和肾上腺皮质功能低下。
GHD在每4000-10000个儿童中就会出现一例,发病原理有许多,其中一种遗传性的称为孤立性生长激素缺乏Ⅱ型遗传病(familial isolated growth hormone deficiency type II,IGHD II),能引起dominant negative disorder。这是由于人类生长激素的一种缺陷形式引起的,其它常见的dominant negative disorder包括结肠癌,肾脏疾病,肌肉萎缩症等。
RNA沉默是存在于生物中的一种古老现象, 是生物抵抗异常DNA(病毒、转座因子和某些高重复的基因组序列)的保护机制,
同时在生物发育过程中扮演着基因表达调控的角色,它可以通过降解RNA、抑制翻译或修饰染色体等方式发挥作用。
正常的生长激素是由一系列外显子表达的(5个外显子),而在缺陷型激素则发生了一个剪接错误:头两个外显子片段和最后两个外显子片段拼接在了一起,漏了第三个外显子。
文章作者之一Patton表示,“一个正常的人中这种缺陷激素含量很少——大约只有1%,但是IGHD-II家族成员能产生10%-20%,甚至50%的这种激素,产生的越多,他们生长的越缓慢。”
在2003年,这一文章的合作作者Iain Robinson获得了带有人类生长激素基因的转基因小鼠,虽然经改造的小鼠依然具有小鼠生长激素基因,但是研究人员发现,缺陷型人类生长激素的高水平表达不仅导致其生长缓慢,而且会杀死产生生长激素的脑垂体细胞。
“这确实让我们十分惊讶:我们从来没有想到一个剪接上的错误将会导致细胞死亡”,Patton说。同时RNA干扰方面的进展也让Patton和Phillips想到了一个治愈这种失序症的方法。
在最近的15年间,科学家们开始意识到RNA沉默的重要作用,利用这一机制,研究人员开发出了高特异性靶定的治疗方式,比如眼部黄斑变性(macular degeneration,生物通注),以及靶向一些病毒的治疗方式,Patton说,“而这一次是首次用于活体动物中,治疗一种dominant negative disorder”获得了这些特异性沉默RNA,下一个问题就是如何将这些小分子传递进脑垂体中——这些存在于小鼠大脑基部,大约大米粒一般大小的腺体,为了实现传递,研究人员决定培育第二种品系的小鼠——携带有特异性沉默RNA,并将它们与生长缺陷品系小鼠杂交,那么它们的后代就会有两种遗传缺陷——产生缺陷生长激素的和沉默RNA的。
这项实验是成功的,产生的后代生长正常,并且脑垂体也没有出现缺陷。目前研究人员正在研究将小分子RNA传递进脑垂体的方式,以便能适用于人类治疗。(来源:生物通 张迪)
(《内分泌学》(Endocrinology),doi:10.1210/en.2007-1360,Nikki Shariat,James G. Patton)