重大突破：锌指蛋白转录因子有望根治亨廷顿舞蹈症

亨廷顿症是一种常染色体显性遗传性神经退行性疾病，四号染色体上的亨廷顿基因（HTT）中的CAG三核苷酸异常扩增产生了突变的HTT蛋白（mHTT），该突变蛋白在细胞内逐渐聚集在一起，形成大的分子团，在脑中积聚，影响神经细胞的功能。一般患者在中年发病，表现为舞蹈样动作，随着病情进展逐渐丧失说话、行动、思考和吞咽的能力，病情大约会持续发展10年到20年，并最终导致患者死亡。目前尚无有效方法改善亨廷顿症。

2019年7月1日，世界顶级医学期刊 Nature Medicine 杂志在线发表了题为：Allele-selective transcriptional repression of mutant HTT for the treatment of Huntington’s disease 的最新研究。

该研究设计了锌指蛋白转录因子（ZFP-TFs）以靶向致病性CAG重复，并选择性地降低突变的亨廷顿蛋白（mHTT），同时保留正常的HTT等位基因的表达，该研究表明锌指蛋白转录因子（ZFP-TFs）具有等位基因选择性，能够有效且持续性治疗亨廷顿症。

自发现亨廷顿症147年以来，人类距离这地攻克亨廷顿症从未如此之近。

该研究的通讯作者为基因治疗领域上市公司 Sangamo Therapeutics 的Bryan Zeitler。

1872年，美国医学家乔治·亨廷顿首次发现了亨廷顿症，该病也因此得名。

1993年，确定了亨廷顿症是因为四号染色体上的亨廷顿基因（HTT）中的CAG三核苷酸异常扩增产生了突变的HTT蛋白（mHTT）导致。

正常的亨廷顿基因通常有少于22个CAG重复，而突变的亨廷顿基因有超过39个CAG重复，绝大多数亨廷顿症患者有一个突变亨廷顿基因和一个正常亨廷顿基因，也就是这一对等位基因，一个有＜22个CAG重复，一个有＞39个CAG重复。

但因为亨廷顿症属于显性遗传病，因此即使只有一个等位基因突变的亨廷顿症患者和正常人结婚，其子女也有50%的概率会携带突变基因并最终发病。

自亨廷顿症致病原因发现以来，治疗亨廷顿症的终极目标就是开发一种能够直接靶向突变的CAG重复序列，同时避免对正常亨廷顿基因的CAG重复的影响。因为亨廷顿基因对大脑的正常功能有重要作用，一旦影响了正常亨廷顿基因的表达，会造成严重后果，甚至死亡。

以Bryan Zeitler博士为首的研究团队设计了锌指蛋白转录因子（ZFP-TFs），能够优先结合致病等位基因上较长的CAG重复阵列，同时避免正常等位基因上较短的重复序列。这些ZFP-TF表现出对疾病--等位基因选择性，并且对突变HTT基因的CAG重复具有高水平特异性，不影响人类其他含有CAG重复序列的基因。

锌指蛋白，作为人体中最丰富的DNA结合蛋白，存在数千种天然存在的锌指蛋白以识别和结合特定的DNA序列，每个指状物一次结合三个DNA核苷酸或“碱基”。锌指蛋白的特异性非常高，远超CRISPR/Cas9，几乎不存在脱靶效应。将锌指蛋白与转录因子结合，就可以特异性地调控基因的表达。

首先，研究团队使用来自亨廷顿症患者的成纤维细胞和神经元，单次施用ZFP-TF，在大剂量范围内选择性抑制了超过99％的突变亨廷顿等位基因，同时保留了至少86％的正常亨廷顿等位基因的表达。

接下来，研究团队来自使用锌指蛋白转录因子（ZFP-TFs）治疗不同的亨廷顿小鼠模型，研究结果表明，治疗后的亨廷顿小鼠在一系列分子、组织病理学、电生理学和其他功能性方面得到有效改善。

使用AAV病毒像元代神经元递送ZFP-TF，导致突变亨廷顿基因的mRNA和突变亨廷顿蛋白减少超过98％，而正常亨廷顿基因则没有减少。突变亨廷顿蛋白的毒性聚集体减少了超过99％，小鼠的运动功能也得到显著改善。

最后，广泛的体内耐受性评估显示，在用ZFP-TF治疗到小鼠15个月大，没有神经炎症反应，或导致行为或运动功能的异常改变。这表明锌指蛋白转录因子（ZFP-TFs）在小鼠大脑纹状体中的长期表达是良好耐受的。

目前虽然有几种降低亨廷顿基因的疗法正在进行临床试验，但这些疗法都是不直接针对亨廷顿基因突变的间接方法。此外，这些方法要么会同时降低突变的和正常的亨廷顿基因，要么只能靶向一小部分特定的亨廷顿症亚型患者，通常还需要进行多次注射治疗。

Bryan Zeitler团队的这项研究首次直接证明了可以对突变的亨廷顿等位基因进行选择性转录抑制。该团队开发的锌指蛋白转录因子（ZFP-TFs）具有高度选择性、全基因组特异性和长期耐受性。

总体而言，这些研究结果为Sangamo公司的ZFP-TF基因调控平台作为治疗亨廷顿症的新型疗法的可行性提供了令人信服的临床前证据。

Sangamo公司

Sangamo公司开发的锌指蛋白转录因子（ZFP-TF）基因调控技术，可以在单次给药后选择性地抑制（下调）或激活（上调）特定基因或等位基因的表达。该技术能够治疗多种需要调节内源基因表达的疾病。并且不同于CRISPR和ZFN等通过替代、纠正或突变基因或DNA序列的基因编辑方法。锌指蛋白转录因子（ZFP-TF）基因调控技术只调控基因的表达，不会修改基因本身。

参考内容：

https://www.nature.com/articles/s41591-019-0478-3

https://www.sangamo.com/

本文由生命科学最前沿原创发布