普通抗癌药物能唤醒遗传休眠基因

普通抗癌药物能唤醒遗传休眠基因
据《自然》杂志网站近日报道，美国北卡罗来纳大学医学院领导的一项最新研究发现，一种普通的抗癌药物能打开小鼠脑中处于休眠状态的父方等位基因UBE3A，为治疗天使人综合征及其他神经基因紊乱疾病带来了希望。新研究表明，抗癌药物能激活沉默的等位基因，在治疗基因组印记紊乱类疾病方面具有潜在价值。



　　每个人都从父母双方那里遗传了一套基因副本，叫做等位基因，但在神经系统中，只有来自母方的基因被表达，父方基因在一种叫做“印记”的过程中被关闭了。UBE3A是UBE3A蛋白的基因编码，调控着多余蛋白质的分解，与神经系统发育过程密切相关。在天使人综合征中，70%的患者来自母方的UBE3A等位基因发生了变异或缺失，因此无法产生UBE3A蛋白。天使人综合征也叫快乐木偶综合征，最早发现于1965年，患者特征是动作像木偶、癫痫、学习能力低下和频繁地发笑。全球每15000新生儿中约1名天使人综合征患者。



　　如果能打开父方等位基因，让其在神经细胞中制造出有功能活性的UBE3A蛋白，就可能找到治疗天使人综合征的药物。为此，北卡罗来纳大学医学院细胞生物学家本杰明?菲尔波特和马克?兹卡领导的研究小组筛选了大约2300种化合物，发现一组叫做局部异构酶I抑制剂的抗癌药物能做到这一点。局部异构酶是一种在复制过程中连接DNA的蛋白质，能帮助染色体复制。而局部异构酶抑制剂会让这种连接无限地持续下去，甚至破坏DNA。



　　他们给小鼠注射了一种叫做拖补替康（topotecan）的药物，观察它们神经元中UBE3A的表达水平。结果发现，不仅父方等位基因被激活，而且这一效果在治疗后持续了12个星期。目前研究小组还不知道它的确切机制，但兹卡说，药物好像减少了反基因副本UBE3A-ATS的表达，而这种反基因副本通常用来锁住父方UBE3A的表达。



　　目前，对天使人综合征患者的治疗只能针对他们出现的各种症状，而不能治本。“我们的研究为治疗天使人综合征带来了希望。从理论上讲，还可能治疗其他类型的神经基因失调。”  布鲁塞尔自由大学神经儿科医师伯纳德?丹说。（常丽君）



安格曼综合症(Angelman  syndrome)会导致癫痫、发育迟缓和其他症状，发病概率大约为1/15000。研究人员在小鼠中重新激活这种疾病中受到抑制的一个基因。这些发现会为人们找出一种潜在性的治疗这种严重性疾病的方法提出希望，同时提示着也可能利用类似方法进行定向治疗其他基因沉默疾病。2011年12月21日，该研究成果在线发表在《自然》期刊上。



美国康涅狄格大学健康中心遗传学家Stormy  Chamberlain，未参与该项研究，她说，“人们实际得到的信息就是人们能够重新激活基因。”她补充道，“这是实际上就给患这种疾病的家庭带来很多希望”，同时对于其他功能性基因版本遭受沉默后导致的任何疾病而言也是如此。



安格曼综合症基金会执行董事长Eileen  Braun，也是患有这种疾病的21岁女儿的妈妈。她说，1965年，儿科医生Harry  Angelman首次鉴定出这种综合症，一种能够导致癫痫、睡眠障碍、语言障碍和运动控制障碍的神经发育疾病。她说，“所有患这种疾病的人在他们的余生都需要照顾。”



美国北卡罗来纳大学教堂山分校神经科学家Benjamin  Philpot也是该研究的第一作者，他说，1997年，研究人员鉴定出这种疾病的原因：病人不能表达泛素连接酶E3A(ubiqutin-ligase  E3A,  UBE3A)的功能性版本，而正常条件下这种酶标记大脑中的蛋白用于降解。因此，几种蛋白在大脑中大量积累，从而干扰神经元的功能。



在所有人当中，编码这种蛋白的基因ube3a只在母本染色体中表达，而父本中该基因的错义转录物抑制父本基因版本的表达。患有安格曼综合症的儿童遗传母亲存在某种缺陷或删除的ube3a基因版本，使得他们不能产生所需的蛋白。



因为患有安格曼综合症的人们几乎总是拥有他们正常的父本基因版本，Philpot和他的同事们想知道通过激活这一功能性基因版本来治疗这种疾病是否可行。研究小组用2000多种在大脑内保持活性或能调节表观遗传表达的化合物在细胞培养物上进行测试。他们对父本基因进行荧光标记，这样当ube3a基因表达时，细胞才能培养。只有一种能够抑制ube3a基因的错义转录物的化合物导致细胞发出荧光。研究人员在搜索其他也能够抑制错义转录物的转录的化合物后，最终又发现15种附加的化合物，它们也能够在细胞培养物中发挥作用，激活父本ube3a基因版本表达。



最有希望的化合物是一种称作拓扑替康(topotecan)的抗肺癌药物，能够在转基因小鼠中激活荧光标记的父本基因版本，表明这种化合物能够在体内重新激活沉默的父本ube3a基因版本。



Chamberlain说，尽管其他研究小组成功地利用病毒载体激活这种基因，但是这是第一次使用基于非病毒载体的药物，它也能显示出同样的效应。



然而，她补充道，还必须战胜几个障碍。一旦研究人员广泛地测试这种化合物时，有可能存在脱靶效应。再者，这种化合物虽然能够进入大脑，但是可能不能达到足够高的水平导致神经元恢复。找到合适的剂量也是比较关键的。患有安格曼综合症的儿童缺乏功能性UBE3A蛋白，但是患有自闭症的儿童拥有过量的这种蛋白。Chamberlain说，“获得合适剂量的UBE3A蛋白是比较重要的”，因为大多的话可能会导致自闭症类似的症状出现。