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从基因水平战胜 ALS
作者:Cat Lutz 博士,在杰克森实验室从事 ALS 研究, 2021 年 7 月 29 日
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肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种进行性神经退行性疾病,影响大脑和脊髓的神经细胞。到目前为止,ALS 还没有已知的治愈方法,但杰克森实验室(JAX)和其他世界各地的研究人员始终都勇于挑战,锲而不舍地朝着目标努力。

 

治疗ALS的主要问题之一是它不仅仅是一种疾病。“与阿尔兹海默症、帕金森症等其他疾病非常相似,我们不确定遗传上存在多少特定类型的ALS,”杰克森实验室教授Rob Burgess博士如此说道,“究竟是5种、10种、还是500 种?这些不同类型的ALS可能看起来相似,但只有当你试图针对病因进行治疗时才会发现差异。”
 
从基因水平细分ALS研究
 
目前还没有针对ALS的功能性治疗方法,Burgess表明,要打破现状,需要科学家识别出ALS的遗传变异,并“将它视为由单独疾病构成的网络一样进行治疗。”

Burgess的实验室目前致力于帮助确定外周神经肌肉接头和视网膜中的一些基本分子机制。他们希望通过揭示更多关于神经肌肉和神经发育障碍遗传学的信息,为此类疾病开发出新的治疗方法。他们的工作是找到这些神经遗传疾病的“原因”和“发生机制”,这也是解锁ALS的防治方法的必经之路。

在杰克森实验室,还有许多像Burgess一样致力于解决ALS谜题的研究人员。副教授Greg Cox博士就是其中一员,他目前与Burgess合作进行一些基因分离工作。在他管理的实验室中,研究人员试图寻找人类退行性运动神经元疾病的分子通路,如脊髓性肌萎缩症(SMA)和ALS。
 
神经退行性疾病的遗传学
 
Cox主要关注出现ALS类似症状的遗传小鼠模型,并致力于确定可能引起这些问题的基因。虽然在小鼠模型中分离神经退行性疾病的遗传原因可能是一项艰巨的任务,但Cox处于一个极有优势的环境中。

“杰克森实验室的伟大之处在于我们有非常强大的小鼠资源,”Cox说道,“我们可以根据靶点培育具有特定突变的模型,但我们偶尔也会收获一些发生突变的小鼠。”

这些所谓的自发突变很重要,因为如果它们影响周围神经病变、运动神经元疾病或肌营养不良症,它们可能在某种程度上与ALS有关。通过研究这些基因突变,Cox可以弄清楚它们发生的原因和负面症状是如何出现的。

“我们分离和鉴定的每个基因都有可能帮助研究人员,”Cox说,“所以我们将继续研究这些基因,直到我们更清楚地了解SMA和ALS等疾病。”
 
赋能ALS治疗研究:建立“工厂”
 
杰克森实验室的工作不仅限于分离与ALS相关的基因。除了尝试创建和改进用于ALS研究的遗传小鼠模型外,Cat Lutz博士(小鼠资源库以及罕见病和孤儿病研究中心主任)还与多家大型药企合作,帮助药企在内部评估潜在的治疗药物。Lutz表示,杰克森实验室的优势在于具备疗效测试所需的一切资源,可以为客户提供一站式服务。

“我们建立了工厂,”Lutz说道,“我们希望为拥有治疗产品的公司提供一个通用的、标准化的试验中心,帮助他们快速高效地得到优质的数据。”

相比于本身所属的研究所,科学家们在杰克森实验室可以更快速地进行基于遗传模型的研究。Lutz称,如果一个研究小组试图独立完成其中的一些研究,获得有价值的数据很可能会耗费两年的时间。在杰克森实验室,这一过程通常只需要6个月。这项工作不仅提供了关于潜在治疗方法的重要信息,而且在关于ALS本身的基础知识方面也收获了显著的成果。

Lutz说:“几年前,我们发现的ALS相关基因还屈指可数,而现在这一数字已经超过20了。”
 
为ALS研究人员赋能
 
随着Lutz与众多的组织开展合作以来,ALS小鼠模型也不断发生着进化。

“我们向客户分享我们创建的所有模型,提供标准操作建议,”Lutz 说,“这似乎与知识产权的注册盛行之风相悖,但这不是我们想要实现的目标。我们希望为患者和研究人员带去最好的希望和机会。正如我们的政策:分享我们拥有的一切。”

杰克森实验室在新疗法评估方面的口碑已经在ALS研究界传开。Lutz表示,自己经常收到业内大企业的联系,并且已经不再需要申请大额赠款和合同。

她说:“有许多大企业和团体联系我们,我们有能力接手并完成他们所需的任何阶段的研究工作。”
 
新 ALS 治疗方法指日可待?
 
当谈到未来ALS的治疗方法时,Lutz指出了她认为很有前景的两个领域。

第一种是靶向一类被称为氧化应激和损伤的炎症。现在已经有许多靶向这一特定类型炎症的药物,并且这些药物的效果也越来越好。它们可以延缓ALS症状,给人们更多的时间,但它无法实现完全的预防或“治愈”。

第二种则是关于遗传学的方法。研究人员已经发现了一些导致ALS的遗传途径,并且研发出了可以敲低或“沉默”导致ALS的突变或受损基因的药物。

“如果我们能够找到这些途径并使用遗传模型来帮助研究,”Lutz说,“那么我们或许能够开发出能使更多人获益的治疗方法。”

Kuldip Dave博士,美国肌萎缩侧索硬化症协会研究副总裁也对此表示赞同,他表示,了解ALS的遗传学是治疗和预防的最佳途径。

“我们正处在极为关键的转折点,”Dave说,“有100多个不同的药物发现项目在进行中,并且研发管线的临床方面非常多样化。我们有小分子方法、基因治疗、干细胞治疗以及正在测试的所有类型的治疗模式。”

遗传学研究(正如杰克森实验室目前的工作)已经解锁了十年前不可能实现的个性化基因治疗。除此之外,新的“平台试验”使研究人员能够在临床中同时测试几种治疗方法,帮助他们节省宝贵的时间和金钱。
 
对ALS研究持乐观态度的三个原因
 
Dave表示,他认为现在有更充分的理由比以往任何时候都更乐观,他提出了他认为最有可能帮助ALS患者的三个特定研究方向。

首先是对于ALS异质性的研究。正如Burgess所说,每一种形式的ALS似乎都是不同的,那么我们如何缓解这种情况呢?Dave指出,解决方法是按照Burgess的建议进行研究,即对ALS的多种类型和亚型进行分类和理解。

接下来是生物标志物研究。对于许多疾病(如心脏病),医生可以根据我们健康的特定因素自信地预测疾病何时会发生。然而,目前还没有发现有助于减轻损伤的ALS早期生物标志物。“当患者被诊断为ALS时,”Dave说,“他们 50%的神经元通常已经死亡。”

Dave正在关注的第三个角度是辅助技术。由于ALS剥夺了患者移动、说话和进食的能力,因此我们需要开发方法来帮助患者保持独立性,并以他们想要的方式与世界互动。

“这是一种非常复杂的疾病;我们甚至还没有完全了解它,”Dave说,“最好能拥有一个多样化的管线(研究和治疗)。换句话说,我们面向目标的尝试越多,我们获得成功的机会就越多。”
 

 

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