Nature子刊：Scripps開發轉基因系統用于調節基因療法劑量

　　Scripps研究所的科學家開發了一種特殊的分子開關，該開關可以嵌入基因療法中，使醫生能夠控制劑量。

免疫學教授Michael Farzan博士與團隊。圖片來源：Scripps研究所

　　《Nature Biotechnology》報道了這一壯舉，它為基因療法設計人員提供了可能是第一種調整其治療基因活性水平的可行技術。基因療法通過將治療性基因的拷貝插入患者的細胞來發揮作用，但是一旦將基因拷貝傳遞到患者的細胞中，就無法將其關閉或調節，因此迄今為止只有少數幾種基因療法被FDA批準。正是缺乏這樣一種基本的安全特性限制了基因療法的發展，這項技術解決了一個主要的安全問題，擴大了其使用范圍。

https://doi.org/10.1038/s41587-019-0357-y

　　由首席研究員Michael Farzan博士領導的Scripps研究小組通過將其納入一種治療貧血的產生促紅細胞生成素（EPO）的基因療法中，證明了這一技術的力量。他們可以使用一種特殊的嵌入分子將其基因表達抑制到非常低的水平，也可以使用注射的稱為嗎啉代（morpholinos）的控制分子在很寬的動態范圍內提高該基因的表達，FDA已發現這種控制分子對其他應用是安全的。

　　研究人員從一個錘頭狀核酶的RNA分子家族中制備了轉基因開關，這些核酶具有非凡的特性，一旦將其從編碼的DNA轉錄到RNA中，便被切成兩半。因此含有這種核酶的DNA的治療性轉基因的轉錄本往往是分成兩部分的，然而，核酶的這種自我切割作用可以被鎖在核酶活性位點上的RNA樣嗎啉代阻斷，這時轉基因轉錄本將保持完整并被翻譯成治療性蛋白質。核酶有效地充當了轉基因的“關閉開關”，而注射到轉基因所在組織中相匹配的嗎啉代能有效地使轉基因重新“打開”，其程度取決于嗎啉代的劑量。科學家們從一種稱為N107的錘頭狀核酶開始，經過幾個月的實驗修飾核酶，直到其動態范圍擴大數十倍。

使用優化的III型核酶可有效調節基因表達

　　研究小組隨后在EPO基因療法的小鼠模型中展示了基于核酶的開關，該模型雖然尚未獲得FDA批準，但被認為比目前用于治療與嚴重腎臟疾病相關的貧血的方法更好。他們向小鼠的肌肉組織中注射了EPO轉基因，結果表明嵌入的核酶將EPO的產生抑制到非常低的水平，然后將少量的嗎啉代分子注射到受影響的組織中，極大地逆轉了這種抑制作用，EPO的產量增加200倍以上并且持續了一周以上，而標準注射的EPO半衰期只有幾個小時。這些特性使基于核酶的開關具有實際的臨床應用潛能。

EPO轉基因的體內調節

　　Farzan認為這種方法“是目前調節動物或人類基因療法劑量的唯一實用方法”，該技術的簡單性以及嗎啉代已獲得FDA批準的事實，可以使新的轉基因開關系統用于各種設想的基因療法中。在未來的研究中，Farzan和他的同事們將努力適應他們的核酶開關技術，以便將其用作基因療法的故障保護機制，從而使錯誤的轉基因永久性地失活。

　　參考資料：

　　[1] New technology allows control of genetherapy doses

　　[2] A reversible RNA on-switch thatcontrols gene expression of AAV-delivered therapeutics in vivo