杜氏肌营养不良症是一种危及生命的肌肉萎缩疾病。它主要发生在男性身上，是最常见的肌营养不良症类型，每 3500 名男孩中约有 1 人患病，导致他们的肌肉在儿童早期开始分解。患者通常在青少年时期就需要依靠轮椅，并通常因心力衰竭或呼吸衰竭而早逝。目前尚无治愈方法，但一项在狗身上进行的基因修复试验可能带来新的希望。
该疾病是由基因突变引起的，这些突变使患者的肌肉细胞无法产生足够的抗肌萎缩蛋白，这种蛋白质有助于肌肉吸收冲击并保护肌肉免受长期退化。在最近的一项研究中，科学家们使用了一种名为 CRISPR/Cas9 的基因编辑技术来提高四只患有杜氏肌营养不良症的狗的肌肉蛋白质水平。这项进展可能会加速类似疗法在人体临床试验中的应用。
该研究团队由德克萨斯大学西南医学中心领导，他们与专门培育用于患上杜氏肌营养不良症的幼犬比格犬合作。科学家们编辑了狗的肌肉细胞，以消除蛋白质更高水平生产的关键障碍——一段短小的、有问题的蛋白质编码 DNA 片段，这种片段存在于患有该疾病的犬类和人类中。大约两个月内，这些狗产生的抗肌萎缩蛋白量增加；根据肌肉类型和使用的剂量，骨骼肌中的水平高达正常水平的 90%。 （有些狗的产量明显较低。）在心脏肌肉中，这是一个至关重要的治疗目标，水平攀升至高达正常水平的 92%。德克萨斯大学西南医学中心的研究人员在 8 月份的《科学》杂志上发表了他们的研究结果，他们报告称，他们没有检测到基因组其他区域发生任何意外变化——这是基因编辑技术中一个普遍关注的问题——并且没有证据表明该技术使狗生病。
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为了将这项技术输送到狗的肌肉中，资深作者、德克萨斯大学西南医学中心的分子生物学家埃里克·奥尔森 (Eric Olson) 和他的同事们改造了病毒，使其充当运载工具，剥离掉病毒自身的一些 DNA，为基因编辑机制腾出空间。然后，许多病毒被装载了 Cas9 酶，这种酶就像分子“剪刀”；它被用来剪掉阻碍肌肉细胞中抗肌萎缩蛋白产生的 DNA 序列。其他病毒携带了一种引导分子，以帮助 Cas9 识别应该在哪里进行必要的切割。
奥尔森的团队此前已经证明，CRISPR 可以用于治疗啮齿动物和实验室人类细胞中的杜氏肌营养不良症。这项新工作标志着在大型哺乳动物中取得的首次成功。对于这项研究，该团队仅专注于测量蛋白质水平的恢复情况。它尚未探索这种干预措施可能如何改变狗的行为或日常生活。
CRISPR 基因编辑机制的一次注射在人类杜氏肌营养不良症患者体内可能持续多久尚不清楚。奥尔森和他的同事们希望这种干预措施单次剂量就足够持久，但他们需要进一步的结果才能更清楚地了解情况。西北大学遗传医学中心主任、遗传学家和心脏病专家伊丽莎白·麦克纳利 (Elizabeth McNally) 说，如果患者随着时间的推移需要更多治疗，他们可能无法使用相同的病毒载体。“身体可能会产生中和抗体，因此关于病毒传递部分有很多问题，”麦克纳利说，她也是奥尔森衍生公司的科学顾问委员会成员，该公司试图将这项杜氏肌营养不良症技术商业化，但并未参与这项研究。
目前美国市场上唯一批准的杜氏肌营养不良症疗法——由 Sarepta Therapeutics 生产的需要持续给药的注射药物——将抗肌萎缩蛋白水平提高不到 1%。这种方法尚未显示出临床益处，它与奥尔森的方法不同，因为它作用于 RNA（DNA 最终转录成的分子），但保持异常 DNA 序列不变。
哈佛大学干细胞生物学和再生医学教授、杜氏肌营养不良症研究员艾米·韦格斯 (Amy Wagers) 没有参与这两种疗法的开发，她说这两种方法有可能串联使用，以帮助提高抗肌萎缩蛋白。“我认为看到这项新工作现在从老鼠转化为大型动物模型真的令人兴奋，”她说，并补充说“作者非常恰当地指出，这是一项初步研究，动物数量很少，随访时间也很短。”
Sarepta 批准的技术和 Olson 的实验性技术都针对杜氏肌营养不良症患者的一个子集：具有特定抗肌萎缩蛋白基因突变的患者，这些患者约占该疾病患者的 13%。美国至少有 1000 例这样的病例。“我们需要在狗身上进行长期的安全性和有效性研究，”奥尔森说。“如果它继续保持下去，几年后我们才能准备好在人体上进行测试。”