基于crispr基因疗法，科学家们开发出不含阿片类药物的慢性疼痛解决方案

　　慢性疼痛的基因疗法可以提供一种更安全、不成瘾的阿片类药物替代品。加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的研究人员开发了这种新疗法，其工作原理是暂时抑制一种与感知疼痛有关的基因。它增加了老鼠对疼痛的耐受性，降低了它们对疼痛的敏感性，并在没有造成麻木的情况下提供了数月的疼痛缓解。研究成果于3月10日发表在《科学转化医学》杂志

　　

慢性疼痛的基因疗法可以提供一种更安全、不成瘾的阿片类药物替代品。加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的研究人员开发了这种新疗法，其工作原理是暂时抑制一种与感知疼痛有关的基因。它增加了老鼠对疼痛的耐受性，降低了它们对疼痛的敏感性，并在没有造成麻木的情况下提供了数月的疼痛缓解。

研究人员在3月10日发表在《科学转化医学》杂志上的一篇论文中报告了他们的发现。

这种基因疗法可以用于治疗广泛的慢性疼痛疾病，从腰痛到罕见的神经性疼痛疾病——目前阿片类止痛药是治疗这些疾病的标准。

“我们现在所拥有的并不管用，”第一作者安娜·莫雷诺说，她是加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的生物工程校友。随着时间的推移，阿片类药物会使人们对疼痛更加敏感，导致他们对越来越高的剂量的依赖。“现在迫切需要一种有效、持久、不上瘾的治疗方法。”

当莫雷诺还是加州大学圣地亚哥分校生物工程教授普拉尚特·马里的实验室博士生时，这种治疗方法就出现了。马里一直在研究将基于crispr的基因治疗方法应用于罕见和常见人类疾病的可能性。莫雷诺的项目专注于探索潜在的治疗途径。有一天，她看到了一篇关于一种基因突变的论文，这种基因突变可以让人类感觉不到疼痛。这种突变会使脊髓中传递疼痛的神经元中的一种蛋白质——NaV1.7失活。在缺乏功能性NaV1.7的个体中，像触摸热的或尖锐的东西这样的感觉不会被记录为疼痛。另一方面，导致NaV1.7过度表达的基因突变会使个体感到更多的疼痛。

当莫雷诺读到这封信时，他恍然大悟。“通过锁定这个基因，我们可以改变疼痛的表型，”她说。“更酷的是，这种基因只与疼痛有关。这种突变没有观察到任何严重的副作用。”

非永久性基因治疗

莫雷诺一直在研究CRISPR基因编辑工具的基因抑制，这是她论文的一部分。具体来说，她正在研究一种CRISPR的版本，它使用了所谓的“死亡”Cas9，这种Cas9缺乏切割DNA的能力。相反，它会粘附在一个基因目标上并阻止其表达。

莫雷诺看到了利用这种方法抑制NaV1.7编码基因的机会。她指出了这种方法的一个吸引力:“它不会切除任何基因，因此不会对基因组产生永久性的改变。你不会想永远失去感知疼痛的能力，”她说。“CRISPR基因编辑最大的担忧之一是脱靶效应。一旦你切断DNA，就完了。你不能回头。Cas9已经死亡，我们不会做不可逆转的事情。”

马里是这项研究的高级合著者之一。他说，使用死亡Cas9打开了使用基因疗法治疗常见疾病和慢性疾病的大门。

“在一些常见疾病中，问题在于基因被错误表达。你不想完全关闭它，”他说。“但是如果你可以减少这种基因的剂量，你就可以把它带到一个不致病的水平。这就是我们在这里所做的。我们并不是完全消除疼痛的表现型，而是抑制它。”

莫雷诺和马里共同创立了一家新公司Navega Therapeutics，致力于将他们在加州大学圣地亚哥分校开发的这种基因疗法应用于临床。他们与加州大学圣地亚哥分校医学院的疼痛系统专家、麻醉学和药理学教授托尼·亚克什(Tony Yaksh)合作。Yaksh是Navega的科学顾问，也是这项研究的高级合著者。

早期的实验研究

研究人员设计了一个CRISPR/dead Cas9系统来瞄准并抑制NaV1.7的编码基因。他们对有炎症和化疗引起的疼痛的小鼠进行脊髓注射。这些小鼠比没有接受基因治疗的小鼠表现出更高的疼痛阈值;它们在疼痛刺激(热、冷或压)下退缩爪子的速度更慢，而且受伤后舔或摇晃爪子的时间也更少。

在不同的时间点对治疗进行了测试。在炎症性疼痛小鼠44周和化疗引起的疼痛小鼠15周后，它仍然有效。研究人员说，持续时间的长短还在测试中，预计会持续很久。此外，接受治疗的小鼠没有丧失敏感性，也没有表现出任何正常运动功能的变化。

为了验证他们的结果，研究人员使用另一种名为锌指蛋白的基因编辑工具进行了同样的测试。这是一种比CRISPR更古老的技术，但它的作用是一样的。在这里，研究人员设计了类似于结合基因靶点并阻断NaV1.7表达的锌指。对老鼠的锌指进行脊髓注射产生了与CRISPR-dead Cas9系统相同的结果。

马里说:“我们很高兴这两种方法都奏效了。”“锌指蛋白的美妙之处在于，它们是建立在人类蛋白质的框架之上的。CRISPR系统是一种来自细菌的外来蛋白质，所以它可能会引起免疫反应。这就是为什么我们也探索了锌指，所以我们有一个可能更适合诊所的选择。”

研究人员表示，这种方法可以治疗大量由NaV1.7表达增加引起的慢性疼痛，包括糖尿病多神经病变、红斑肢痛症、坐骨神经痛和骨关节炎。它也可以为接受化疗的患者提供缓解。

由于其非永久性的影响，该治疗平台可以解决长期(几周到几个月)但可逆疼痛状况的大量患者的需求，Yaksh说。

他说:“想想年轻的运动员或受伤的战士，他们的疼痛可能会随着伤口的愈合而消失。”“我们不希望永久性地剥夺这些人感知疼痛的能力，特别是如果他们的预期寿命很长。这种CRISPR/dead Cas9方法为这一人群提供了另一种治疗干预——这是疼痛管理领域的重要一步。”

加州大学圣迭戈分校和Navega的研究人员下一步将优化这两种方法(CRISPR和锌指)，以瞄准编码NaV1.7的人类基因。随后将在非人类灵长类动物身上进行药效和毒性试验。研究人员希望申请IND，并在几年内开始人体临床试验。

# # #

论文题目:“通过靶向的NaV1.7原位抑制长效镇痛。”合著者包括Fernando Alemán, Glaucilene F. Catroli, Matthew Hunt, Michael Hu, Amir Dailamy, Andrew Pla, Sarah A. Woller, Nathan Palmer, Udit Parekh, Daniella McDonald, Amanda J. robbers, Vanessa Goodwill, Ian Dryden, Robert F. Hevner, Lauriane Delay和Gilson Gon?alves dos Santos。

本研究得到美国加州大学圣地亚哥分校机构基金和美国国立卫生研究院的支持(赠款R01HG009285, RO1CA222826, RO1GM123313, R43CA239940, R43NS112088, R01NS102432, R01NS099338)。

披露:Ana Moreno, Fernando Alemán, Prashant Mali和Tony Yaksh在Navega Therapeutics拥有经济利益。这些安排的条款已经由加州大学圣地亚哥分校根据其利益冲突政策审查和批准。