【佳學基因解碼解決方案】基因沉默療法治療卟啉病

基因治療導讀：

高通量測序技術結合基因解碼技術，充實和豐富了基因檢測所賴以生存的基因突變數(shù)據(jù)庫，為眼科疾病、骨科疾病、少白頭、及肌肉萎縮、漸疼癥等的正確診斷分子診斷提供了高效。而正確的致病基因位點的明確為基因治療提供了方向。罕見病的基因治療有多種方法，這包括基于腺病毒和慢病毒的缺陷蛋白體內(nèi)表達方法、具有脫靶基因風險的基因編輯治療方法、將基因解碼和基因編輯結合起來以消除基因編輯的脫靶效應的基因矯正方法。另外一種方法是基因沉默法?；虺聊ㄊ峭ㄟ^干擾RNA等技術將表達致病基因蛋白的RNA進行消減，從而達到治療的目的。這一技術被用來治療亨挺頓氏舞蹈癥。
 

佳學基因名詞解釋：基因沉默

基因沉默是調(diào)節(jié)細胞中的基因表達以阻止特定基因的表達。當基因沉默時，它們的表達就會減少。相反，當基因被敲除時，它們會從生物體的基因組中有效清除，因此沒有表達。

基因沉默的方法與路徑：

反義寡核苷酸

1978年，Paul Zamecnik和Mary Stephenson發(fā)現(xiàn)了反義寡核苷酸。寡核苷酸是一種短的核酸片段，當添加到細胞中時會與互補的靶mRNA分子結合。這些分子可以由單鏈DNA或RNA組成，長度通常為13-25個核苷酸。反義寡核苷酸可以通過兩種方式影響基因表達：通過使用RNase H依賴性機制或通過使用立體阻斷機制。RNase H依賴性寡核苷酸導致靶mRNA分子降解，而立體阻斷劑寡核苷酸阻止mRNA分子的翻譯。大多數(shù)反義藥物通過核糖核酸酶H依賴機制發(fā)揮作用，其中核糖核酸酶H水解DNA/RNA異源雙鏈的RNA鏈。

核酶

核酶是用于抑制基因表達的催化RNA分子。這些分子通過切割mRNA分子工作，基本上使產(chǎn)生它們的基因沉默。西德尼·奧爾特曼和托馬斯·切赫于1989年新穎發(fā)現(xiàn)了催化RNA分子、核糖核酸酶P和第二組內(nèi)含子核酶，并因此獲得了諾貝爾獎。存在幾種類型的核酶基序，包括錘頭型、發(fā)夾型、三角型肝炎病毒、I組、II組和RNase P核酶。錘頭、發(fā)夾和三角型肝炎病毒（HDV）核酶基序通常存在于病毒或類病毒RNA中。這些基序能夠自我切割mRNA分子上的特定磷酸二酯鍵。低等真核生物和少數(shù)細菌含有I組和II組核酶。這些基序可以通過切割和連接磷酸二酯鍵來自我剪接。賊后一個核酶基序，核糖核酶P核酶，在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)，并以其與蛋白質(zhì)輔因子結合時能切割幾種tRNA前體的磷酸二酯鍵而聞名。核酶使用的一般催化機制與蛋白質(zhì)核糖核酸酶使用的機制相似。這些催化RNA分子結合到一個特定位點并攻擊相鄰的位點RNA主鏈中的磷酸及其2'氧（作為親核試劑）形成具有2'3'環(huán)磷酸和5'羥基末端的裂解產(chǎn)物?？茖W家們越來越多地利用這種催化機制對靶mRNA分子進行序列特異性切割。此外，人們正試圖利用核酶來生產(chǎn)基因沉默療法，這種療法可以沉默導致疾病的基因。

RNA干擾

RNA干擾（RNAi）是細胞調(diào)節(jié)基因表達的自然過程。1998年，安德魯·費爾（Andrew Fire）和克雷格·梅洛（Craig Mello）發(fā)現(xiàn)了該基因，并于2006年獲得諾貝爾獎。沉默基因的過程首先始于雙鏈RNA（dsRNA）分子進入細胞，然后雙鏈分子被一種叫做Dicer的酶切割成小的雙鏈片段。這些小片段包括小干擾RNA（siRNA）和microRNA（miRNA），長度約為21-23個核苷酸。這些片段整合到一種稱為RNA誘導沉默復合物的多亞單位蛋白質(zhì)中，該復合物含有Argonaute蛋白質(zhì)，是RNA干擾途徑的重要組成部分。分子的一條鏈稱為“引導”鏈，與RISC結合，而另一條鏈稱為“乘客”鏈被降解。保持與RISC結合的片段的引導鏈或反義鏈指導靶mRNA分子的序列特異性沉默。這些基因可以被siRNA分子沉默，siRNA分子導致靶mRNA分子的內(nèi)切酶切，或者被miRNA分子沉默，miRNA分子抑制mRNA分子的翻譯。隨著mRNA分子的切割或翻譯抑制，形成它們的基因基本上變得不活躍。RNAi被認為是一種細胞防御機制，可以抵御諸如RNA病毒之類的入侵者，也可以阻止細胞DNA中轉座子的增殖。RNA病毒和轉座子都可以雙鏈RNA的形式存在，并導致RNAi的激活。目前，siRNAs被廣泛用于抑制特定基因的表達和評估基因的功能。采用這種方法的公司包括Alnylam、賽諾菲、Arrowhead、Designa和Persomics等。

3'非翻譯區(qū)與microRNA

根據(jù)佳學基因關于基因結構的分析，信使RNA（mRNAs）的3'非翻譯區(qū)（3'UTR）通常包含轉錄后導致基因沉默的調(diào)節(jié)序列。這種3'-UTR通常包含microRNA（miRNA）和調(diào)節(jié)蛋白的結合位點。通過與3'-UTR內(nèi)的特定位點結合，大量特異性miRNA通過抑制翻譯或直接導致轉錄物降解來降低其特定靶mRNA的基因表達，其機制類似于RNA干擾（參見MicroRNA）。3'-UTR也可能具有結合抑制mRNA表達的阻遏蛋白的沉默區(qū)。3'-UTR通常包含microRNA響應元件（MRE）。MRE是miRNA結合并導致基因沉默的序列。這些是3'-UTR中普遍存在的基因信息組件。在3'-UTR內(nèi)的所有調(diào)控基序（例如，包括沉默區(qū)）中，MRE約占基序的一半。截至2014年，人體基因序列變化與疾病表征中共記載了233個生物物種中的28645個條目。其中，1881個miRNA位于帶注釋的人類miRNA位點。據(jù)預測，每個miRNA平均有大約400個靶mRNA（導致數(shù)百個基因的基因沉默）。Freidman等人估計，人類mRNA 3'UTRs中超過45000個miRNA靶點保守在背景水平以上，并且超過60%的人類蛋白質(zhì)編碼基因處于選擇性壓力下，以維持與miRNA的配對。直接實驗表明，單個miRNA可以降低數(shù)百個獨特mRNA的穩(wěn)定性。其他實驗表明，單個miRNA可能抑制數(shù)百種蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，但這種抑制通常相對溫和（不到2倍）。miRNA基因表達失調(diào)的影響在癌癥中似乎很重要。例如，在胃腸道癌癥中，9種miRNA已被鑒定為表觀遺傳學改變，可有效下調(diào)DNA修復酶。miRNA基因表達失調(diào)的影響似乎在神經(jīng)精神疾病中也很重要，如精神分裂癥、雙相情感障礙、抑郁癥、帕金森病、，阿爾茨海默病和自閉癥譜系障礙。

基因沉默技術在疾病治療中的應用

2021年10月21日，英國BBC報道。英國國家醫(yī)療服務體系（NHS）將采用一種創(chuàng)新藥物，這種藥物被稱為“基因沉默”，幫助那些生活在嚴重病痛中的人。

急性間歇性卟啉病破壞利茲姐妹的生活

該藥用于治療急性間歇性卟啉?。╝cute intermittent porphyria)，這種病會在家族中傳播，導致患者無法工作或無法正常生活。臨床試驗顯示，使用這種藥物后，嚴重癥狀減少了74%。雖然卟啉癥很罕見，但專家表示，基因沉默有可能給醫(yī)學帶來革命性的變化。 

該藥物改變了利茲·吉爾（Liz Gill）和蘇·伯勒爾（Sue Burrell）姐妹的生活。在接受治療之前，莉斯記得生活在“有效痛苦”中的創(chuàng)傷，賊糟糕的是，她在醫(yī)院癱瘓了兩年。妹妹蘇說她“一夜之間失去了一切”，當她突然進出醫(yī)院，被解雇，并不知道她的伴侶是否會一直陪伴她（他有）。“太可怕了，”她告訴我。兩人都習慣了每天服用強效麻醉性的止痛藥。但在需要住院治療的嚴重發(fā)作期間，即使嗎啡也無法抑制疼痛。
基因沉默：與抗生素有一比的藥物

基因沉默直抵姐妹倆患病的根源，而不僅僅是控制她們的癥狀。他們的卟啉癥會導致體內(nèi)有毒蛋白質(zhì)逐步增長，從而導致身體疼痛?；虺聊屢惶鬃柚沟鞍踪|(zhì)產(chǎn)生的基因指令減弱了。兩人都參加了治療，這是臨床試驗的一部分，她們目前每月仍在接受注射。

利茲說：“差別是巨大的，我們不再疼了。”“你不需要依賴以鴉片為基礎的止痛劑，這會讓你在工作中取得成功，買得起自己的房子。”

蘇說治療改變了她的生活：“（你）可以做以前不能做的事情，可以更好地做一個母親，更好地做一個妻子……好好生活。”

臨床試驗表明，被稱為givosiran的基因沉默療法，將嚴重發(fā)作的數(shù)量減少了74%。

英國國家健康和臨床優(yōu)化研究所負責批準在英國使用藥物，該研究所表示，這種療法“將提高人們的生活質(zhì)量”，而且“物有所值”。 英國倫敦大學國王學院醫(yī)院國家急性卟啉癥服務中心主任大衛(wèi)·里斯（David Rees）告訴BBC：“找到一種真正改變?nèi)藗兩畹乃幬锓浅Ａ瞬黄稹?rdquo;但是，急性間歇性卟啉癥是罕見的。在英國，每年只有大約17人被確診。“（但是）如果我們能控制基因，并在我們想要的時候打開或關閉它們，那么在治療包括阿滋海默癥、癌癥和其他疾病方面，幾乎任何事情都是可能的，”里斯教授說。

基因沉默已經(jīng)被證明在淀粉樣變等其他罕見遺傳疾病中有效。它能夠在不有效、悠久、長期、很久改變?nèi)梭wDNA的情況下，改變DNA在人體中的工作方式，已經(jīng)被用來做降膽固醇注射，每年兩次。阿爾斯特大學個體化醫(yī)療教授塔拉·摩爾（Tara Moore）表示，基因沉默的影響力可能像抗生素一樣大。

她對BBC說：“這是一種非常強大的工具，它非常獨特，非常了不起。”“真的沒有什么能阻止我們面向如此多的不同疾病，從癌癥、心血管疾病到膽固醇問題。”

如何知道自己是否有卟啉??？

卟啉病致病基因鑒定基因解碼是通過查找全部與卟啉癥的表現(xiàn)有關的基因序列，從而排除或者明確診斷受檢者是否有卟啉病的致病基因，是否可以采用與此方法一樣的基因沉默療法。

基因治療卟淋病的主治大夫的聯(lián)系方式：

David Rees教授是采用基因沉默療法治療卟啉病的主治教授。請將此文轉發(fā)給50個卟啉病串者，并獲得David Rees的聯(lián)系方式。