在疲勞轉(zhuǎn)棒儀上，三只小鼠努力保持著不讓自己掉落，可沒過一會，中間罹患帕金森病的小鼠就支撐不住了。另外兩只小鼠堅持的時間盡管有先后，可已相差無多?！巴ㄟ^我們的努力，其中一只帕金森小鼠的運動障礙逆轉(zhuǎn)到了正常小鼠的水平，基本消除了帕金森病的癥狀?！笨吹叫袨閷W測試的結果，中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學研究所）楊輝研究組很是興奮。
昨天23時，國際頂尖學術期刊《細胞》（Cell）在線發(fā)表了研究組的成果。他們通過運用最新開發(fā)的RNA靶向CRISPR系統(tǒng)CasRx特異性地在視網(wǎng)膜穆勒膠質(zhì)細胞中敲低Ptbp1基因的表達，首次在成體中實現(xiàn)了視神經(jīng)節(jié)細胞的再生，并且恢復了永久性視力損傷模型小鼠的視力。同時，該研究還證明了這項技術可以高效、特異地將紋狀體內(nèi)的星形膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化成多巴胺神經(jīng)元，并且基本消除了帕金森疾病的癥狀?！斑@項研究將為未來眾多神經(jīng)退行性疾病的治療提供一個新的途徑?！睏钶x說。
圖說：楊輝（前排右一）課題組與蒲慕明院士（前排中）合影 采訪對象供圖（下同）
神經(jīng)退行性疾病威脅大
“腦科學中取得了不少新進展，但大家最關心的是能否運用到腦疾病治療上?！敝锌圃涸菏科涯矫髡f。腦疾病既包含像自閉癥這樣在發(fā)育過程中形成的，也有例如抑郁癥等成年期的疾??；而在老年期，最常見的就是退行性疾病了，大家耳熟能詳?shù)木桶ò柎暮ＤY和帕金森病。
“退行性疾病是由于神經(jīng)元退化死亡造成的神經(jīng)功能喪失?！逼涯矫鹘榻B。人類的神經(jīng)系統(tǒng)包含成百上千種不同類型的神經(jīng)元細胞。在成熟的神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)元一般不會再生，一旦死亡，就是永久性的。神經(jīng)退行性疾病的病因尚不明確且沒有根治的方法，因此對人類的健康造成巨大威脅。據(jù)統(tǒng)計，目前全球大約有1億多的人患有神經(jīng)退行性疾病，而且隨著老齡化的加劇，這類疾病患者數(shù)量也將逐漸增多。在常見的神經(jīng)性疾病中，視神經(jīng)節(jié)細胞死亡導致的永久性失明和多巴胺神經(jīng)元死亡導致的帕金森疾病是尤為特殊的兩類，它們都是由于特殊類型的神經(jīng)元死亡導致。
如何應對神經(jīng)退行性疾病呢？“一是早期診斷，預防神經(jīng)元加速死亡。”蒲慕明說，“還有一種就是想辦法恢復死去的神經(jīng)元?！庇锌茖W家嘗試將體外培養(yǎng)的多巴胺神經(jīng)元注射到其死亡的“高發(fā)區(qū)”黑質(zhì)區(qū)，但該方法還沒到臨床應用階段。而死去神經(jīng)元旁的膠質(zhì)細胞進入了楊輝研究組的視線，如果將其“轉(zhuǎn)正”成神經(jīng)元就可以“上位”了，這個過程叫轉(zhuǎn)分化。而科研人員要做的，就是基因編輯?！皬膫惱砩蟻碚f，生殖細胞會影響下一代，是不被允許編輯的；而體細胞的基因編輯只針對這一代的疾病，已開始用于臨床?！?/p>
圖說：基因編輯技術已被科學家廣泛運用
膠質(zhì)細胞向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化
既然知道多巴胺神經(jīng)元死亡是導致帕金森病的原因，“缺啥補啥”理所當然地成了解決方案?？蒲腥藛T首先想到的是胚胎干細胞和體細胞，但免疫排斥、成瘤性和移植神經(jīng)元的存活等問題讓他們不得不轉(zhuǎn)變方向。楊輝告訴記者，成體轉(zhuǎn)分化需要多因子遞送，并要準確抵達一個細胞，而且存活效率低。
能否通過基因編輯特異轉(zhuǎn)化為多巴胺神經(jīng)元？這個想法出現(xiàn)在了研究組成員的腦海里?！拔覀冞€就使用DNA編輯還是RNA編輯展開過討論，DNA基因編輯雖然強大，但這是永久性改變，且致瘤風險高?！睏钶x說，“編輯RNA可以在不改變基因組的情況下，幫助調(diào)整基因表達方式，而且RNA的變化是可以逆轉(zhuǎn)的。
2018年，大洋彼岸的科學家利用全新的CRISPR家族酶擴展了RNA編輯能力，并將這個新系統(tǒng)命名為CasRx。CasRx顯示了非常大的潛力，楊輝團隊利用其高效的靶向性來降低小鼠膽固醇和治療黃斑變性?！把芯拷M成員將這套系統(tǒng)運用到紋狀體中，誘導星型膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化成多巴胺神經(jīng)元?！睏钶x介紹，“這是首次通過基因編輯敲低達到轉(zhuǎn)分化效果，也是首次證明RNA編輯工具體內(nèi)的有效性?！?/p>
順理成章地，研究組成員在帕金森癥小鼠模型上誘導了多巴胺神經(jīng)元。令大家欣喜的是，帕金森小鼠疾病的癥狀有了明顯緩解。除了疲勞轉(zhuǎn)棒儀的動物行為學實驗外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，單側(cè)損毀多巴胺神經(jīng)元的小鼠會不停轉(zhuǎn)圈，經(jīng)過‘誘導治療’后，行為已經(jīng)接近正常小鼠了。
圖說：楊輝在實驗中
為了更好驗證通過膠質(zhì)細胞向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化來治療神經(jīng)退行性疾病，另一場平行實驗也在開展?！拔覀冎阅芸吹酵饨缃k爛多彩的世界，是因為我們的眼睛和大腦中存在一套完整的視覺通路，而連接眼睛和大腦的神經(jīng)元就是視神經(jīng)節(jié)細胞?！睏钶x說。作為眼睛和大腦的唯一橋梁，視神經(jīng)節(jié)細胞對外界的不良刺激非常敏感。研究發(fā)現(xiàn)很多眼疾都可以導致視神經(jīng)節(jié)細胞的死亡，急性的如缺血性視網(wǎng)膜病，慢性的如青光眼。視神經(jīng)節(jié)細胞一旦死亡就會導致永久性失明。
楊輝研究組用CasRx誘導視網(wǎng)膜穆勒膠質(zhì)細胞形成視神經(jīng)節(jié)細胞。大約一個月后，研究人員發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)分化而來的視神經(jīng)節(jié)細胞可以像正常的細胞那樣對光刺激產(chǎn)生相應的電信號。進一步研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)分化而來的視神經(jīng)節(jié)細胞可以通過視神經(jīng)和大腦中正確的腦區(qū)建立功能性聯(lián)系，并且將視覺信號傳輸?shù)酱竽X?！霸谝暽窠?jīng)節(jié)細胞損傷的小鼠模型中，我們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)分化的視神經(jīng)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。最明顯的行為學表現(xiàn)是，它們又喜歡往暗處跑了。”楊輝說。
圖說：（上）CasRx通過靶向的降解Ptbp1 mRNA從而實現(xiàn)Ptbp1基因表達的下調(diào)；（中）視網(wǎng)膜下注射AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1可以特異性的將視網(wǎng)膜穆勒膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化為視神經(jīng)節(jié)細胞，轉(zhuǎn)分化而來視神經(jīng)節(jié)細胞可以和正確的腦區(qū)建立功能性的聯(lián)系，并且提高永久性視力損傷模型小鼠的視力；（下）在紋狀體中注射AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1可以特異性的將星形膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化為多巴胺神經(jīng)元，從而基本消除了帕金森疾病模型小鼠的運動癥狀。
未來還有很多工作
“可以說，我們應用基因編輯技術原位實現(xiàn)膠質(zhì)細胞向神經(jīng)元轉(zhuǎn)化，來治療神經(jīng)退行性疾病?！睏钶x總結說。需要指出的是，雖然科學家們在實驗室里取得了重要進展，但是要將研究成果真正應用于人類疾病的治療，還有很多工作要做。人類的視神經(jīng)節(jié)細胞能否再生？帕金森患者是否能通過該方法被治愈？這些問題有待全世界的科研工作者共同努力尋找答案。
“以往的研究都集中在利用RNA靶向CRISPR系統(tǒng)來直接降低遺傳病模型中有害的突變轉(zhuǎn)錄本，而這項研究卻利用這些工具在體內(nèi)進行治療性的細胞命運轉(zhuǎn)分化，從而展現(xiàn)一個全新的視角，這是非常有意思的，而且可以得到廣泛的應用。”國外專家也對這項研究給予高度評價。
“一些基因編輯工具都是國外科學家首先報道的，但他們主要將其運用在體外實驗中，而我們團隊有很好的體內(nèi)實驗體系。這也是世界上首次將基因編輯工具運用到永久性失明和帕金森病的治療中?！睏钶x表示。他還透露了一個好消息，研究組不久將分享擁有完全自主知識產(chǎn)權的、更高效的基因編輯工具。
目前，楊輝研究組已經(jīng)聯(lián)系了多個開展非人靈長類動物研究的課題組，并建立了密切合作，希望將小鼠疾病模型上的成果在非人靈長類動物模型上得到再次驗證，邁出向臨床研究的更近一步。
據(jù)悉，腦智卓越中心博士后周海波、助理研究員蘇錦霖、博士研究生胡新德、周昌陽、李賀、陳昭融為論文共同第一作者，中科院腦智卓越中心楊輝研究員、博士后周海波為共同通訊作者?！昂芨兄x中心的各個課題組，在我們遇到困難時都無私給予大力協(xié)助?！睏钶x說。
新民晚報記者 郜陽
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