Crispr/Cas9个性化基因治疗dystrophin基因N端突变杜氏肌营养不良症

Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), a recessive X-linked form of muscular dystrophy, arises from mutations in the huge dystrophin gene on the X chromosome that cause premature termination of translation. DMD patients suffer from progressive muscular degeneration and dystrophy at early ages due to lack of dystrophin protein and early exhausting of muscle stem cell pool. Recently, researchers succeeded in removing mutated exon 23 in mdx mouse model by Crispr/Cas9, resulted in partial recovery of functional dystrophin protein in skeletal myofibers and improvement of muscle force. Different from mdx mouse model, mutation types in DMD patients are diversified and personalized, making it difficult to investigate and treat by unified strategy. In this study, we will focus on N-terminus dystrophin mutations and perform personalized genetic therapy using Crispr/Cas9 technique in patient-derived muscle cells. We will provide new feasibility analysis by investigating unprecedented DMD cases and the application of Crispr/Cas9 on DMD genetic therapy will be more illustrated and motivated.

杜氏肌营养不良症(DMD)是一种隐性遗传的肌肉萎缩病，由dystrophin基因突变引起。DMD患者因缺少dystrophin蛋白，出生后肌肉不断损伤，过早消耗肌肉干细胞库，导致进行性的肌肉萎缩。近来，科学家采用Crispr/Cas9技术，将mdx小鼠模型中含有突变的第23位外显子从基因组中剔除，使肌细胞重新表达截短的dystrophin蛋白，并使肌力显著增加。 然而，不同于mdx小鼠的点突变，DMD患者的突变类型十分多样并具有个体特异性。并且目前的研究还仅局限于第51位外显子区域突变，而忽略了较高比例且功能十分重要的N端结构域突变所引起的DMD类型。所以本研究中，我们将针对dystrophin基因N端结构域缺失引起的DMD类型，设计个性化的Crispr/Cas9基因编辑策略，探讨外显子跳跃治疗N端突变DMD的可行性，为DMD的临床研究提供实例分析和重要的理论基础。

杜氏肌营养不良症(DMD)是一种隐性遗传的肌肉萎缩病，由dystrophin基因突变引起。DMD患者因缺少dystrophin蛋白，肌肉自出生后不断损伤，过早消耗肌肉干细胞库，导致进行性的肌肉萎缩。2015年底，科学家采用CRISPR/Cas9技术，将mdx小鼠模型中含有突变的第23位外显子从基因组中剔除，使肌细胞重新表达截短的dystrophin蛋白，并使肌力显著增加。2018年，同样的方法在mdx狗的模型中得到验证，通过体内直接静脉注射AAV病毒实现了dystrophin基因第50位外显子的剔除，从而重新获得了dystrophin的表达。在以上的研究中，虽然实现了小动物和大动物模型中的验证，但小鼠和狗与人体仍然存在了很大的差异，为了进一步推进DMD的临床治疗，在非人灵长类动物中的条件摸索至关重要。我们针对DMD病人中dystrophin基因突变频率最高的第44-54位外显子区域设计了人和食蟹猴通用的CRISPR靶向序列，并在病人的成纤维细胞和食蟹猴胫骨前肌上进行了体外和体内尝试，目的在于验证基因编辑方案、积累非人灵长类动物操作经验，为DMD的临床研究提供实例分析和重要的理论基础。