在动物大脑中直接修复DNA——神经科学研究新突破系列之一

神经元中基因编辑的插图。图片来源：杰克逊实验室

哪怕在五年前，人们也会认为在活体大脑中进行DNA修复是科幻小说中才有的情节。但现在，科学家已能进入大脑、修复突变，并让细胞在整个生命周期中维持住这种修复效果。

7月21日《细胞》期刊刊登了一组国际科研团队通过单次注射技术，首次在大脑中直接编辑DNA的突破性成果。他们成功纠正了导致超罕见疾病“儿童交替性偏瘫（AHC）”的基因突变。

研究不仅显著改善了实验小鼠的症状，还延长了其生存期。这项技术在人类患者来源的细胞中也进行了测试，目前显示出良好的修复效果和安全性。

这一成果标志着基因编辑在神经系统疾病治疗领域迈出了关键一步，更被视为个性化基因疗法的重大里程碑。

大脑基因也能精准纠错

AHC是一种极为罕见的遗传性神经疾病，通常在婴儿期发病，表现为突发性瘫痪、肌张力障碍、眼球运动异常及癫痫发作，严重影响患儿生活质量，甚至危及生命。目前尚无根治方法，治疗主要集中在缓解症状。

新研究是美国国立卫生研究院体细胞基因组编辑联盟的重要成果之一，由美国杰克逊实验室（JAX）、博德研究所等机构联合主导。研究团队聚焦于AHC中最常见的两个突变位点——ATP1A3基因中的D801N和E815K，并利用新型小鼠模型进行实验。这些小鼠表现出与人类相似的严重症状和早亡现象，为测试治疗效果提供了理想模型。

团队测试了两种下一代基因编辑技术：基因疗法和Prime编辑。其中，Prime编辑表现尤为出色。它通过精确修改DNA序列，修复了高达85%的突变脑细胞，恢复了正常蛋白功能，显著改善了小鼠的运动能力，减少了癫痫样发作，并延长了寿命。

“我们目前尚未在人类患者身上直接测试，但在小鼠模型中实现如此高的修复效率已经非常令人振奋。”JAX神经科学家、研究共同负责人马库斯·特里强调，这一技术平台具有高度扩展性，其与近期首例肝脏遗传病基因编辑疗法案例相呼应，是基因编辑技术全面迈入多系统疾病治疗领域的标志。

打开个性化基因疗法大门

巧妙的是，这项治疗仅通过单次注射就能完成。它需要使用一种名为AAV9的无害病毒作为递送载体，将Prime编辑工具送入大脑。

注射需在出生后不久进行，以保证编辑工具能尽早作用于大量神经元。实验中，无害的AAV9病毒突破了血脑屏障（这道天然保护屏障曾长期阻碍大脑基因治疗）。

将基因编辑工具送入大脑一直是科学界面临的重大挑战。研究共同作者、JAX罕见病转化中心副主任凯瑟琳·卢茨称：“血脑屏障的存在使得大多数病毒难以进入大脑。而这次在大脑中实现的编辑效率非常了不起。”

在人类患者来源的细胞中研究显示，该技术脱靶效应微乎其微，为临床应用安全性提供了关键证据。

马库斯·特里表示：“如果我们能对一个基因突变做到这一点，那么对其他突变也应可行。考虑到80%的罕见病都是遗传性的，这一成果的应用前景非常广阔。”

换句话说，只要明确致病位点，未来医生们就能针对性开发出基因治疗方案。

为“不可治愈”疾病点燃希望

AHC患者常自幼年起饱受周期性瘫痪、癫痫与发育障碍折磨，现有疗法仅能有限缓解症状。此次研究不仅为AHC带来曙光，更向所有遗传性神经系统疾病昭示：通过精准的基因修正，那些曾被判定“无药可医”的病症，未来或可通过个性化治疗获得根本性改善。

美国科学院院士、博德研究所教授刘如谦是Prime编辑技术的发明者，也是本研究的高级合著者之一。他称这项研究为“Prime编辑技术的一个重要里程碑”，它能为治疗许多长期被认为“不可治愈”的神经系统疾病打开新的大门。

凯瑟琳·卢茨指出，正是病毒递送系统与Prime编辑技术的结合，才使精准大脑基因编辑“从科幻走向现实”。他们正推进关键性测试，探索在症状显现后再实施干预的可行性。若证实这种治疗可以逆转已存在的疾病，那么，它将彻底颠覆传统治疗范式。这意味着医学界在攻克最复杂疾病征程中，迈出了革命性的一步。