全球每700名新生儿中就有1例唐氏综合征患者,医学界数十年来束手无策。如今,两项里程碑式的研究同时指向同一个方向——用基因编辑技术,从根源上修正那条“多出来”的染色体。
一个困扰医学界半个多世纪的难题
唐氏综合征,又称21三体综合征,是最常见的染色体异常疾病。患者细胞内本该只有两条的21号染色体,却多出了一条,变成三条。
这条“多余”的染色体上携带了231个基因,它们的过量表达就像交响乐团里突然加强的乐器声部,打破了生命交响乐的精妙平衡,导致智力发育障碍、心脏缺陷、免疫系统异常等一系列问题。
1959年,科学家确定了唐氏综合征的病因。然而60多年过去,医学界始终没有找到根治方法——直到CRISPR基因编辑技术的出现。
日本团队:直接“剪掉”多余的染色体
2025年2月,日本三重大学等机构的研究团队在美国《国家科学院学报·交叉学科》上发表了一项突破性成果。
研究团队的思路很直接:既然问题是多了一条染色体,那把它“剪掉”不就行了?
他们从唐氏综合征患者的皮肤细胞中培育出诱导多能干细胞(iPS细胞),然后利用CRISPR-Cas9系统,精准识别并切割那条多余的21号染色体。结果显示,目标染色体的去除准确率高达37.5%。
更令人振奋的是,去除多余染色体后,细胞的基因表达模式、增殖速度以及对活性氧的处理能力都恢复到了正常水平。
“这为更复杂的医学干预奠定了基础。”研究作者表示,但他们也坦诚,目前这项技术仍处于体外细胞实验的概念验证阶段,还存在一些缺点,今后需要研发更安全的染色体去除技术。
哈佛团队:让多余染色体“沉默”
几乎在同一时期,美国哈佛医学院和贝斯以色列女执事医疗中心的科学家们,走了一条不同的技术路线。
他们的方法不是“剪掉”,而是“沉默”。
研究团队利用一种名为XIST的长非编码RNA——它在女性体内自然负责关闭一条X染色体——将其精准插入到21号染色体的多余拷贝中,使这条染色体失活。
传统CRISPR插入DNA的效率通常只有1%-2%,而哈佛团队改良后的方案,将插入效率提升到了30%-40%。
“30%的效率已经足够高,可以得到临床上适当的反应。”研究负责人Volney Sheen表示。
这项研究还揭示了一个潜在价值:21号染色体上携带着与阿尔茨海默病相关的淀粉样前体蛋白基因。唐氏综合征患者往往在较早年龄就出现阿尔茨海默病症状,而沉默多余染色体,可能从源头降低相关蛋白的表达。
距离临床应用还有多远?
两项研究都发表了,但距离真正治疗患者,还有相当长的路要走。
首先,目前的实验仅限于体外培养的细胞,从细胞到人体,需要跨越生物学界的“死亡之谷”。
其次,安全性仍需验证。日本团队的研究者指出,当前技术也可能改变保留的染色体,存在“误伤”风险。哈佛团队的递送效率也是一个挑战——如何将基因编辑工具送入足够多的脑细胞,是基因治疗领域的普遍难题。
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