大家都知道,这几年医学发展快,尤其是基因治疗,听着就高大上。对于很多遗传病家庭来说,这几个字就是全部的希望。但是,在这个领域里,一直有个让全世界科学家都头疼的“拦路虎”。

这就好比,你明知道家里缺个大冰箱(治疗基因)才能过好日子,厂家也发货了,但负责送货的快递车(病毒载体)太小了,死活装不下这个大冰箱。结果就是,药就在那儿,但就是送不进病人的细胞里。

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不过,就在1月27日,国际顶级学术期刊《Cell》上发表了一项重磅成果。中国科学院深圳先进技术研究院的卢忠华教授团队,联合北京大学第一医院,搞出了一项叫“AAVLINK”的新技术。

说得通俗点,他们把“快递车”的问题给解决了!这项技术,很可能让近200种以前没法治的遗传病,重新看到治愈的希望。

今天,我就用大白话,给大家好好拆解一下这项“中国智造”的黑科技,到底牛在哪儿。

一、 那个困扰医学界的“小车拉大货”难题

咱们先得搞清楚,为什么基因治疗这么难。

现在的基因治疗,最常用的手段就是用一种叫“腺相关病毒”(简称AAV)的东西当载体。你可以把它想象成一辆“微型货车”,它的任务是把健康的基因运送到人体细胞里,去替换或者修复那个坏掉的基因。

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图/作者 Jazzlw

这辆车安全性挺好,但最大的缺点就是——后备箱太小了

科学上来讲,单个AAV颗粒最多只能装下大约4700个碱基对(4.7kb)的遗传物质。但这就像是规定快递只能寄5斤以内的东西。

可现实很残酷,人体内很多导致严重疾病的基因,那都是“庞然大物”。

比如导致杜氏肌营养不良症(DMD)的基因,它的编码序列长达11.5kb;还有很多导致遗传性耳聋、严重视网膜疾病的基因,个头都远远超过了4.7kb。

以前面对这种情况,科学家们只能“望洋兴叹”,或者勉强把基因“截肢”,只送一部分进去,但这效果往往大打折扣,甚至完全没用。这就导致了这200多种大基因突变的遗传病,长期处于“无药可救”的尴尬境地。

二、 中国科学家的脑洞:把“冰箱”拆开运

既然车小换不了(因为AAV目前还是最安全的),那能不能换个思路?

卢忠华教授团队想了个绝妙的办法:化整为零,再组装。

既然一个车装不下大基因,那我就把它拆成两半,分别装在两辆AAV“小货车”上。这两辆车同时开进细胞里,进去之后,再把这两半基因“拼”起来。

这听起来简单,做起来那是相当难。因为在微观的细胞世界里,你得保证这两半基因能严丝合缝地接上,哪怕错一个“零件”(碱基),这基因就废了,甚至会产生有毒的蛋白。

这就轮到这次的主角——AAVLINK技术登场了。

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图/医药魔方

研究团队利用了一种叫“Cre/lox”的分子间DNA重组技术。咱们不搞那些晦涩的名词,你可以把它理解成一种“高科技强力磁吸扣”。

当两辆装着半截基因的小车进入细胞后,这个“磁吸扣”就会发挥作用,自动引导两段DNA精准对接。一旦扣上,就会发生重组,瞬间变回那个完整、巨大的治疗基因,然后开始干活儿,产生人体需要的蛋白质。

这简直就是细胞层面的“乐高大师”啊!

三、 既然是拼接,会不会有“接缝”隐患?

这时候肯定有细心的朋友会问:拼接的东西,稳固吗?会不会有副作用?

你问到点子上了。其实国外之前也有人尝试过类似的“双AAV”策略,但之前的方法有个大Bug:很容易产生“截短蛋白”。

啥意思呢?就是有时候第二辆车还没到,第一辆车卸下的半截基因就开始乱干活了,生产出一堆缺胳膊少腿的蛋白质。这些残次品蛋白不仅没用,还可能有毒,给身体带来新的安全隐患。

但是,咱们中国团队这次开发的AAVLINK,通过巧妙的设计,显著减少了这些异常截短蛋白的产生

更牛的是,他们还搞出了一个AAVLINK 2.0版本

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图/维珍生物

在这个升级版里,他们给那个负责拼接的“工头”(Cre重组酶)装了个“定时自毁装置”。一旦拼接任务完成,这个工头就自己降解消失了。

为什么要这么做?因为如果重组酶一直赖在细胞里不走,可能会瞎指挥,干些不该干的事儿。现在的2.0版本,干完活就走,深藏功与名,既保证了效率,又把潜在的安全风险降到了最低。这就是思维的缜密之处!

四、 别光说不练,疗效才是硬道理

理论说得天花乱坠,能不能治病才是关键。团队直接上了动物实验,结果非常振奋人心。

他们选了两种非常棘手的病:自闭症Dravet综合征(一种严重的婴儿癫痫)

  1. 关于自闭症 大家都知道,自闭症被称为“星星的孩子”,很多是因为Shank3基因出了问题。这个基因也是个“大个子”。研究人员给患病的小鼠用了AAVLINK技术,结果发现,小鼠脑子里完整的Shank3蛋白真的长出来了!更重要的是,小鼠的社交障碍和刻板行为得到了明显的改善。
  2. 关于癫痫 SCN1A基因突变会导致Dravet综合征,这是一种让家长心碎的病,孩子会频繁抽搐,智力受损。用上新技术后,小鼠的SCN1A基因功能恢复了,癫痫发作明显减少,行为也正常多了。

这说明什么?说明这套“拆分-组装”的逻辑,在复杂的神经系统里是完全行得通的!

五、 从1到200,未来的路有多宽?

这项研究最让我激动的,不仅仅是治好了几只老鼠,而是它建立了一个**“大基因载体工具包”**。

团队非常系统地筛选了193个长度超过4kb的人类致病基因。这些基因涉及的疾病五花八门,有肌肉萎缩的、有听不见声音的、有看不见东西的。

特别值得一提的是杜氏肌营养不良症(DMD)。这个病的致病基因长达11.5kb,是普通载体容量的两倍多。在以前,想用AAV治这个病简直是天方夜谭。

但现在,研究人员工具包里最长的治疗基因全长表达已经超过了11kb。这就意味着,哪怕是像DMD这样超大基因导致的疾病,现在也有了攻克的理论基础和工具。

据深圳先进院的消息,下一步,他们计划建立相关疾病的模型,并在**灵长类动物(猴子)**身上进行系统验证。

这一步非常关键。因为猴子跟人最像,如果在猴子身上也安全有效,那离咱们人类的临床应用就只有一步之遥了。

写到这儿,我真的挺感慨。

以前咱们看医学突破,多半是国外的实验室传来的消息。但现在,像基因治疗这种最前沿的领域,中国科学家的身影越来越清晰,声音越来越响亮。

当然,咱们也要保持理性。从实验室到医院的药房,中间还有很长的路要走,比如灵长类实验、临床一期二期三期试验,这需要时间,也需要巨额的资金投入。

但这束光,已经照进来了,不是吗?

对于家里有遗传病患者的朋友来说,请一定要坚持住,保持身体机能,等待技术成熟的那一天。科技发展的速度,往往比我们想象的要快。

如果在未来,基因治疗能像打疫苗一样普及,你最希望它能攻克哪种疾病? 是癌症、阿尔兹海默症,还是那些折磨孩子的罕见病?

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