鼻內給藥CRISPR基因編輯系統(tǒng)，繞過血腦屏障，治療焦慮癥
CRISPR是細菌和古菌的防御系統(tǒng)，在此基礎上開發(fā)的CRISPR-Cas9基因編輯技術由兩部分組成，其中Cas9核酸酶負責切割并導致DNA雙鏈斷裂，而向導RNA（gRNA）被設計用來引導Cas9靶向特定DNA序列。一旦產(chǎn)生DNA雙鏈斷裂，基因組會通過非同源末端連接（NHEJ）或同源定向修復（HDR）途徑來修復，在這個過程中會在目標位點誘導基因編輯，實現(xiàn)特定基因的敲除或敲入。
目前，全世界已有數(shù)十項使用CRISPR-Cas系統(tǒng)的人體臨床試驗正在進行中，包括針對鐮狀細胞病、β-地中海貧血等罕見遺傳疾病，以及一些治療癌癥的新型CAR-T細胞療法等等。
盡管CRISPR-Cas系統(tǒng)在疾病治療中前景巨大，但該系統(tǒng)在治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）疾病方面的應用受到了血腦屏障（BBB）的限制。據(jù)估計，超過98%的小分子藥物和近100%的大分子藥物無法穿越血腦屏障，這包括CRISPR-Cas系統(tǒng)。
嘗試克服這一挑戰(zhàn)的努力包括使用腺相關病毒（AAV）載體進行遞送，例如AAV9，但其在穿越血腦屏障方面仍然效率不足。
近日，美國博伊西州立大學的研究人員在 PNAS Nexus 期刊發(fā)表了題為：Genetic modulation of the HTR2A gene reduces anxiety-related behavior in mice 的研究論文。
該研究報道了一種非侵入性CRISPR-Cas9遞送平臺，使用AAV9通過鼻內吸入給藥，能夠繞過血腦屏障，進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS），進而靶向調控神經(jīng)元5HT-2A受體通路，顯著改善小鼠焦慮癥狀。這種CRISPR-Cas9無創(chuàng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)遞送對于開發(fā)下一代精神藥物具有主要意義，特別是治療難治性焦慮或抑郁癥患者。
5-羥色胺（5HT）是一種重要的神經(jīng)遞質，它在大腦中發(fā)揮作用，賦予我們感受快樂和幸福的能力，因此也被稱為“快樂神經(jīng)遞質”。5-羥色胺系統(tǒng)參與人體廣泛的生理功能，包括調節(jié)大腦的記憶、認知、情感、學習和成癮性，該系統(tǒng)的失調可能會引起多種精神類疾病，包括抑郁癥、焦慮、精神分裂癥、躁郁癥、雙相障礙、偏頭痛等。
目前，新一代的抗抑郁癥藥物——5-羥色胺再攝取抑制劑（SSRI），其通過選擇性阻斷5-羥色胺轉運體 （SERT） ，抑制對5-羥色胺的再攝取，提升大腦內5-羥色胺水平，從而改善抑郁、焦慮癥狀。但其需要數(shù)周甚至更長時間才能顯示出療效，此外，這類藥物還具有一系列潛在副作用，還需要每天給藥。
因此，迫切需要更新、更有效的治療藥物來治療焦慮和抑郁。
5HT-2A受體與焦慮和抑郁都有關系，在這項新研究中，研究團隊以5HT-2A受體為靶標，探索了使用AAV載體遞送CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)通過鼻子吸入靶向神經(jīng)元中HTR2A基因（表達5HT-2A受體）的效果。其中Cas9和gRNA分別使用兩個AAV9載體裝載。
結果顯示，鼻內給藥AAV-CRISPR-Cas9可有效穿越小鼠的血腦屏障，到達中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS），并有效降低5HT-2A受體的表達水平。
具體來說，鼻內給藥后，HTR2A基因的mRNA水平減少了8.46倍，5HT-2A受體表達水平相應減少了68%。此外，接受治療的小鼠的焦慮樣行為顯著減少。
該研究首次成功展示了一種非侵入性CRISPR-Cas9遞送平臺，該平臺使用AAV9通過鼻內吸入給藥，能夠繞過血腦屏障，進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS），進而調節(jié)神經(jīng)元5HT-2A受體通路。
這些研究結果為開發(fā)針對廣泛神經(jīng)系統(tǒng)疾?。òń箲]、抑郁、注意力缺陷和認知功能障礙等等）的創(chuàng)新治療策略奠定了基礎，這種CRISPR-Cas9無創(chuàng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)遞送對于開發(fā)下一代精神藥物具有主要意義，特別是治療難治性焦慮或抑郁癥患者。
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