近日，麻省理工和哈佛大學Bord研究所的科學家們發現了一種可能會治療阮病毒的新方法，這一工作發表在《NucleicAcids Research》上，值得一提的是，通訊作者Sonia M Vallabh與Eric Minikel是一對夫妻。
在這對夫婦相識之前，Minikel是一位城市規劃建築師，在2011年12月他27歲時，他仍然在MIT的校園裡像一位普通的大學生一樣在進行城市設計和規劃方面的博士研究。
然而很快他得到了一個壞消息，他一生的摯愛Sonia Vallabh，經測試呈陽性（PRNP D178N）突變，該突變可導致遺傳性朊病毒病，並於一年前奪走了Sonia母親的生命。Sonia當時27歲。平均發病年齡為50歲左右，而且該突變具有很高的遺傳性，這意味著除非找到治療或治癒方法，否則她極有可能患上這種疾病。
Minikel意識到，自己要去拯救Sonia，然後他們開始在夜間業餘學習病毒學知識。他們利用夜間時間閱讀論文與其他的科學家聯繫，參加會議。
最終他們都離開了之前的研究方向，取得了哈佛大學醫學院博士學位。在那裡他們開始追逐曾經對於他們不可實現的夢想—每天醒來並肩奮鬥與發現治療Sonia的方法，至今已經九年。
他們開通了一個博客用來科普相關病毒學知識，在2013年他們共同獲得了博士學位之後，這個博客得到了來自社會的捐款，每筆社會的捐款都被用於在Bord研究所進行阮病毒的研究。
令人歡呼雀躍的是，在疫情中，他們在2020年3月20日迎來了一個新的男嬰Kavari Minikel Vallabh。像他的大姐姐達魯卡（Daruka）一樣，卡瓦裡（Kavari）也走了很長一段路：他通過IVF-PGD出生，以確保他不會遺傳Sonia的朊病毒遺傳突變。Daruka已經十六歲，是個非常健康的孩子。
研究背景
朊病毒病是一種致命的，目前無法治癒的神經退行性疾病。這種病非常罕見，但通常會引起快速的神經變性。美國每年報告約300例阮病毒病。影響人類的阮病毒疾病最常見的是克雅氏病。牛海綿狀腦病，通常稱為狂牛症。阮病毒疾病是由於破壞正常人類大腦病毒蛋白質的結構而引起的，在大腦中產生了有毒的團塊。由於病毒蛋白對疾病至關重要，因此降低患者體內病毒蛋白的水平是一種很有前途的治療方法。
降低大腦中的朊病毒量表達是治療朊病毒病毒病的一種假說，研究最近表明，在預防性和延遲給藥範例中，在腦內感染阮病毒的小鼠中，反義寡核苷酸（ASO）介導的PrP抑制作用延長了生存期並延遲了疾病的發作。在這裡，研究了這種治療方法在各種範式，改變劑量和給藥方案，病毒株，治療時間點以及檢查症狀，生存率和生物標誌物讀數方面的功效。用其他靶向PrP的ASO綜合以前的研究的發現，並證明了對另外四種病毒株的治療效果。
研究詳情
該研究證明了<25％的PrP抑制作用足以延長生存期並延遲預防範式中的症狀。在檢測到病理變化後，通過單劑量降低PrP的ASO可以逆轉神經炎症和神經元損傷標誌物的升高。慢性ASO介導的PrP抑制可在任何時候開始直至神經病理學的早期徵兆，其益處類似於組成型雜合PrP敲除。
人們已經考慮使用治療性寡核苷酸通過靶向其RNA來降低PrP（19），但是在動物模型中，由於藥物傳遞和分布挑戰而受阻的早期嘗試並未產生任何效果，被設計用於降低其他單個靶蛋白水平的基因靶向療法最近顯示出有希望的靶標參與人類中樞神經系統的活動。Sonia等發現在腦脊液（CSF）中推注降低PrP的反義寡核苷酸（ASO）可以使感染病毒的小鼠的生存期延長61–98％。儘管雜合敲除動物對減少50％的PrP表現出明顯的對照，但尚未確定賦予受益所需的最小PrP敲除閾值。儘管之前的實驗表明，經ASO處理的動物腦組織病理變化延遲出現但並未研究對治療後已確立的神經病理變化的潛在影響。
通過對HEPA1-6細胞中約500種ASO進行細胞篩選，強大的ASO隨後接受四點劑量反應實驗。最後，C57BL / 6N小鼠接受推注劑量的活性ASO 1和2以表徵體內效價為了產生具有10個鹼基的對稱對稱側接2'O-甲氧基乙基（MOE）修飾核苷酸的ASO，圍繞ASO 1和2個活性位點進行了優化。小鼠隨後接受700μg劑量的五種新候選ASO之一，其通過單次大劑量腦室內注射（ICV）來遞送。八周後，通過qPCR對皮層和胸部的Prnp mRNA抑制進行了定量。結合每周動物體重和神經系統檢查數據，這些數據可確定ASO 5和6的優先級。表1顯示了所有ASO的化學修飾。
ASO是由糖，主鏈和其他化學修飾物的各種組合合成。先前已證明具有兩種化學製劑的三種PrP靶向序列可保護受到病毒感染的小鼠。使用ASOs 1和2以及化學匹配的非靶向對照的體內研究證實了體內靶RNA和蛋白質的減少，並且表明降低RNA才能對感染阮病毒的小鼠產生有益的作用，這表明寡核苷酸通過RNase-H介導的機制起作用。
對活性ASO 1和2的結合位點進行了優化，以設計和合成一組具有混合PS / PO主鏈和10個鹼基的脫氧核苷酸缺口的ASO。給藥後八周的監測中，每周的神經系統檢查均未發現任何結果，行為觀察和體重增加軌跡可與生理鹽水對照組動物相媲美。選定的化合物（ASO 5和6）達到了與先前報導的相似的靶標結合水平，其中活性序列在500μg劑量後一周內將皮質PrP RNA降低了約一半，新設計的化合物顯示出相當的作用時間。與對照組相比，症狀終點分別延遲了108％和80％。這些靶向PrP的ASOs延遲了疾病的發作，這反映在治療動物的體重減輕和症狀累積上，對照ASO 3證實PrP降低是ASO對抗病毒疾病的作用機制，表明在預防和延遲治療範例中，ASO介導的PrP降低了延長的生存率和延遲的疾病進程。
研究了足以在接種病毒的小鼠中起到保護的最小PrP抑制水平。因此，在阮病毒病中，劑量依賴性的PrP降低轉化為劑量依賴性的獲益，至少21％的RNA抑制可延長生存期。由於所有病毒株都具有相同的PrP底物，因此假設通過遺傳或藥理學方法降低PrP會有效改變整個菌株中的pr病毒疾病。為了檢驗這一假設，用五種不同來源的先前先前表徵的小鼠適應實驗室病毒菌株對小鼠進行了攻擊，PrP降低的動物在各種品系中均會延遲疾病的發生並延長生存期。
該研究進一步表徵了病理學的時間過程後，評估了病理學生物標誌物是否以及如何響應降低PrP的治療。為了評估NfL對治療的反應，表明與疾病相關的變化開始發生後，ASO介導的PrP降低可以逆轉病理。這是首次在阮病毒感染的動物中證實了疾病的可翻譯生物標誌物的藥理學逆轉。
儘管使用了不同的ASO鹽水處理動物中的BLI會通過疾病終末急劇上升，而活性ASO 1處理動物中的BLI則通過終末終點保持較低水平。與NfL相比，星形膠質增生在治療後的任何時間點都不會反彈，即使這些小鼠以類似的延遲時間表發展出典型的pr病毒疾病。這些發現提供了進一步的證據，表明降低PrP可以逆轉病理變化，觀察到達到症狀終點的時間急劇增加，這是由於健康壽命的增加以及初始症狀下降的減緩而驅動的，體現在體重，症狀和病理方面。
以120 dpi的處理可延長大多數動物的生存時間，使體重減輕一些恢復（圖7B），並減輕症狀的積累和減少。失去行為能力到132和143 dpi的時間點，分別相當於到達終端終點的時間的81％和85％，大多數或所有動物（分別為22/23和23/23存活的動物）已經從其各自的峰值體重下降。到143 dpi的時間點，缺陷也很明顯。在這些時間點，ASO治療僅對少數動物有效。35％經ASO處理的動物在手術後即刻存活，比鹽水處理的對照組存活時間長10％（約17天）。這樣做的壽命更長（平均85天），儘管體重或巢建沒有任何可衡量的恢復。到156 dpi時，當7/23（30％）的擬治療小鼠已經達到疾病的終末終點時，降低PrP的治療無效。
該研究詳細的證實了降低PrP的ASO可以在預防和延遲治療範式中延長腦內接種的病毒疾病模型的生存期，而非靶向PrP的ASO則不能。
證實先前的降低PrP的ASO可有效對抗病毒疾病發現。降低PrP的ASO可以在預防和延遲治療範式中延長腦內接種的病毒疾病模型的生存期，而非靶向PrP的ASO則不能。這些數據提供了關於阮病毒疾病中ASO作用機理的重要說明，尤其是PrP的這一背景，在此確認RNAse H介導的而不是適體的體內作用機制非常重要。
在劑量反應研究中，觀察到Prnp RNA抑制程度與生存期之間存在明顯的關係PrP的藥理學和遺傳學降低均對測試的五種病毒菌株中的五種有效，並且未觀察到耐藥性的出現。對Prnp RNA敲除和功效之間的定量關係的觀察增強了PrP還原的效力，這是發現和確定of病毒疾病的寡核苷酸療法的優先順序的關鍵標準。
這些數據對於確定CSF PrP濃度作為降低PrP藥物的藥效生物標誌物也很重要。驗證了ASO的體內作用機制，PrP降低程度與疾病延遲之間的緊密關係以及此處觀察到的各種阮病毒株的功效。給定的降低PrP劑量的給藥方案的有效性可能取決於疾病的階段，這表明可能需要根據試驗人群的臨床情況來調整劑量方案和試驗終點。
該研究結果為降低PrP可能是一種有希望的治療策略提供了樂觀的依據，可以用於預防高風險人群中沒有發生疾病過程的病毒病發作。
參考文獻：Eric Vallabh Minikel et al, Prion protein lowering is a disease-modifying therapy across prion disease stages, strains and endpoints, Nucleic Acids Research (2020). DOI: 10.1093/nar/gkaa616
來源：生命科學前沿