根据今天发表在《自然》杂志上的一项研究，插入一个基因可以抑制导致唐氏综合征的额外 21 号染色体副本。该方法可以帮助研究人员识别该疾病症状背后的细胞通路，并设计靶向治疗方法。
“这是一种可以以多种方式应用的策略，我认为现在就可以发挥作用，”马萨诸塞大学医学院位于伍斯特分校的细胞生物学家，同时也是该研究的主要作者珍妮·劳伦斯说。
劳伦斯和她的团队设计了一种方法来模拟自然过程，该过程沉默了所有雌性哺乳动物携带的两条 X 染色体之一。两条染色体都包含一个名为XIST（X 染色体失活基因）的基因，当该基因被激活时，会产生一个 RNA 分子，像毯子一样覆盖染色体表面，阻止其他基因表达。在雌性哺乳动物中，XIST 基因的一个副本会被激活——沉默它所在的 X 染色体。
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劳伦斯的研究团队将XIST基因剪接到唐氏综合征患者细胞中 21 号染色体的三个副本之一中。该团队还插入了一个基因“开关”，使他们能够通过用抗生素强力霉素处理细胞来激活XIST。这样做抑制了 21 号染色体上各个基因的表达，这些基因被认为与构成唐氏综合征的普遍发育问题有关。
第一步
该实验使用了诱导多能干细胞，这种干细胞可以发育成多种类型的成熟细胞，因此研究人员希望有一天他们能够研究唐氏综合征对不同器官和组织类型的影响。这项工作可能带来针对唐氏综合征退行性症状的治疗方法，例如该疾病患者易患早发性痴呆症的倾向。
耶路撒冷希伯来大学的干细胞研究员尼西姆·本维尼斯特说：“关闭整个染色体的想法在唐氏综合征研究中非常有趣”。他预计未来的研究会将改变后的细胞分成两批——一批额外的 21 号染色体处于开启状态，另一批处于关闭状态——以比较它们的功能以及对治疗的反应。
研究人员之前曾使用不同类型的基因改造技术，从唐氏综合征患者的细胞中去除了额外的染色体。该技术依赖于诱导多能干细胞偶尔会自然排出携带的第三个 21 号染色体——但“这很麻烦”，费城儿童医院的干细胞研究员米切尔·韦斯说。“你无法控制它。”
然而，韦斯说，最新的方法也有其自身的缺点：激活XIST可能无法阻止额外染色体中的所有基因表达，这可能会混淆实验结果。
尽管如此，韦斯认为，这种方法可能会为唐氏综合征带来新的治疗方法——并证明对研究其他染色体疾病（如帕陶综合征，一种由第三个 13 号染色体引起的发育障碍）有用。