科普|朊蛋白病

朊蛋白病是一组罕见但致命的神经退行性疾病，包括克雅氏病、致死性家族性失眠症等。这些疾病由内源性朊病毒蛋白PrP的错误折叠引起，目前尚无有效治疗方法。然而，近期一项发表在《科学》杂志上的研究为治疗朊蛋白病带来了新的希望。

突破性研究为朊蛋白病治疗带来新希望

美国麻省理工学院的Jonathan S. Weissman和Broad研究所的Sonia Vallabh等人开发出一种名为CHARM（Coupled Histone tail for Autoinhibition Release of Methyltransferase）的表观遗传编辑技术。这项研究首次展示了通过腺相关病毒（AAV）递送的CHARM系统，可以在不改变基因组序列的情况下，持久关闭小鼠大脑中的朊病毒蛋白表达。

CHARM系统如何实现精准基因沉默

CHARM系统由几个关键部分组成：一个DNA结合域（锌指蛋白）、Dnmt3l非催化域，以及组蛋白H3的尾部。其中，锌指蛋白负责定位到Prnp（PrP的编码基因）的启动子区域，Dnmt3l负责招募细胞内源性的DNA甲基转移酶，组蛋白H3尾部负责激活这些甲基转移酶。通过这种方式，CHARM系统对Prnp的启动子进行表观遗传编辑，导致其高甲基化，从而降低表达活性、实现基因沉默。

新技术相比传统方法的优势

与传统的反义寡核苷酸（ASO）技术和基于CRISPR的CRISPRoff系统相比，CHARM系统具有几个显著优势：

1. 尺寸更紧凑：CHARM系统的设计更适合以AAV作为载体进行传递，克服了CRISPRoff系统因尺寸过大而难以高效递送的问题。

2. 免疫原性低：相比于来源于细菌的Cas9，神经元对锌指蛋白的免疫反应更小。

3. 细胞毒性低：CHARM系统调用细胞内源性甲基转移酶，而非自带催化域，因此在细胞内表现出较低的毒性。

实验结果展示高效安全的治疗潜力

体外实验和小鼠体内实验结果表明，CHARM能够对Prnp启动子区域进行广泛的DNA甲基化，并持久有效地沉默目标基因Prnp。研究团队给成年小鼠眼眶后注射携带CHARM系统的AAV载体，在注射6周后收集并分析小鼠的大脑样本，观察到CHARM系统将整个大脑中的Prnp转录本水平降低70%-90%，同时PrP蛋白表达也下降60%-80%，任何给药剂量下均未检测到不良反应。

自我调节机制确保长期安全有效性

更令人兴奋的是，研究团队还在CHARM系统中引入了自我调节机制。他们在CHARM自身启动子区域引入了锌指蛋白的结合位点，使得CHARM系统在对目标基因进行有效沉默的同时，还能防止自身的持续表达。小鼠实验结果显示，即使CHARM自身表达减少甚至停止，Prnp的沉默效果依然持久。

未来应用前景广阔但仍面临挑战

这项研究为治疗朊蛋白病以及其他由异常蛋白质累积引起的疾病（如帕金森病和阿尔茨海默病）指明了新的方向。然而，从基础研究到临床应用的道路仍然漫长。研究团队表示，他们将继续优化CHARM系统，使其更有效、更安全且更易于大规模生产，为最终应用于临床试验做准备。

总的来说，CHARM系统的开发代表了表观遗传编辑技术的一个重要进步，为治疗一系列神经退行性疾病提供了新的可能性。尽管距离临床应用还有很长的路要走，但这项研究无疑为患者和研究者带来了新的希望。