基因編輯技術：讓細胞“華麗轉型再就業”

　　 青光眼和帕金森病是兩種常見的由神經元細胞死亡而導致的神經退行性疾病，對人類的健康造成巨大威脅。據統計，全球因青光眼導致視神經節細胞死亡致盲的人數超過一千萬；而近一千萬的全球帕金森病患者，有一半在中國。中國科學家日前的一項重要成果為治療包括這兩類疾病在內的神經退行性疾病提供了新思路。

　　中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室楊輝研究團隊通過運用最新開發的RNA靶向CRISPR系統CasRx特異性地在視網膜穆勒膠質細胞中敲低Ptbp1基因的表達，首次在成體中實現了視神經節細胞的再生，讓永久性視力損傷的模型小鼠“重見光明”；同時證明了這項技術可將紋狀體內的星形膠質細胞轉分化成多巴胺神經元，基本消除患有帕金森病的小鼠相關癥狀。相關成果4月8日在線發表于《細胞》。

　　人類的神經系統包含成百上千種不同類型的神經元細胞。在成熟的神經系統中，神經元一般不會再生，一旦死亡，就是永久性的。

　　在神經退行性疾病中，視神經節細胞死亡導致的永久性失明和多巴胺神經元死亡導致的帕金森病是尤為特殊的兩類，如何在成體中再生出這兩種特異類型的神經元，找到治療思路，一直是眾多科學家努力的方向。

　　在該研究中，研究人員首先在體外細胞系中篩選了高效抑制Ptbp1表達的gRNA，設計了特異性標記穆勒膠質細胞和在穆勒膠質細胞中表達CasRx的系統。所有元件以雙質粒系統的形式被包裝在AAV中并且通過視網膜下注射，特異性地在成年小鼠的穆勒膠質細胞中下調Ptbp1基因的表達。研究表明，在視網膜視神經節細胞層發現了由穆勒膠質細胞轉分化而來的視神經節細胞。這些“變身而來”視神經節細胞不僅可以像正常的細胞那樣對光刺激產生相應的電信號，還能通過視神經和大腦中正確的腦區建立功能性的聯系、并且將視覺信號傳輸到大腦。換句話說，在視神經節細胞損傷的小鼠模型中，轉分化的視神經細胞可以讓永久性視力損傷的小鼠重新建立對光的敏感性。

　　為進一步發掘Ptbp1介導的膠質細胞向神經元轉分化的治療潛能，研究人員證明了該策略還能特異性地將紋狀體中的星形膠質細胞非常高效的轉分化為多巴胺神經元，并且證明了轉分化而來的多巴胺神經元能夠展現出和黑質中多巴胺神經元相似的特性。在行為學測試中，研究人員發現這些由紋狀體中的星形膠質細胞“華麗轉型”而來的多巴胺神經元“再就業”成功——可以彌補黑質中缺失的多巴胺神經元的功能，從而將帕金森模型小鼠的運動障礙逆轉到接近正常小鼠的水平。

　　專家認為，這項研究利用RNA靶向CRISPR系統，通過在體內進行細胞命運轉分化，為治療相關疾病提供了案例和新思路。

　　對于該研究成果是否能真正應用于人類疾病的治療，楊輝說：“在臨床試驗之前，我們將開展靈長類動物實驗，研究團隊后續還有很多工作要做。”

　　談及團隊合作，擅長基因編輯的楊輝坦言，“這項成果得益于神經所良好的團隊合作氛圍，與其他實驗室給他在神經學領域的技術支持分不開”。

　　中國科學院院士、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心主任蒲慕明則表示，雖然這個工作模式還處于以一個實驗室為主開展工作，其他的實驗室對其提出的問題提供特殊技術的支撐階段，但是“集中力量聯合攻關已經是解決生物學和轉化問題必要的途徑和趨勢，因為很少有實驗室能具備徹底解決一個問題所需的技術和專長。”