戒毒——基因編輯表皮幹細胞

戒毒——基因編輯表皮幹細胞

目前,治療可卡因成癮或過量服用缺少批准藥物。頻繁暴露往往讓人對這類藥物越來越不敏感,導致更強或更頻繁地劑量使用,典型的後果是上癮。即使長時間戒斷,往往也會復吸。

9月17日,《Nature Biomedical Engineering》雜誌報道了一篇來自芝加哥大學麻醉和危重病學教授Ming Xu課題組和癌症研究助理教授Xiaoyang Wu課題組的文章。他們描述了一種新方法,在小鼠身上測試結果顯示可降低可卡因慾望,預防過量服用。

“我們開發了一種能高效降解可卡因的酶,”Xu說。“我們用CRISPR基因編輯工具在細胞中引入這個目標基因而不影響其他基因。我的同事Xiaoyang開發了一種技術,可將轉基因皮膚細胞移植到免疫活性受體(immunocompetent recipient)中,在技術上為我們省去了很多麻煩。”

這種名為丁酰膽鹼酯酶(butyrylcholinesterase,BChE)的酶能夠降解可卡因,但是其半衰期很短,以至於肌肉注射藥效十分有限。

為了製備長效BChE,作者從新生小鼠中收集初級表皮基底祖細胞/幹細胞,使用CRISPR將工程化人類BChE送入細胞。

然後,再利用Wu開發的技術製備皮膚類器官並將它們移植回供體動物,持續表達分泌hBChE進入血液。這有效地保護了小鼠免受可卡因誘惑和復吸,甚至可以降低小鼠因接觸致死劑量可卡因的死亡率。

戒毒——基因編輯表皮幹細胞

作者認為,皮膚基因療法可作為治療其他非皮膚病的一種安全有效方法,包括藥物濫用等等。這是一種從未探索過的方案。“我們證明工程皮膚移植可以有效地向體內輸送hBChE,預防找藥行為和過食可卡因。”

小鼠對注入體內的幹細胞耐受性良好,移植皮膚細胞表現出正常的表皮分層、增殖和細胞死亡。接受皮膚移植的小鼠血液淨化可卡因的速度比正常小鼠快得多,它們能耐受過量的可卡因,而這種劑量對未受保護的小鼠來說100%致死。

治療後的小鼠比未經治療的小鼠進入可卡因使用環境的幾率降低,但是它對酒精藥物攝入沒有免疫。

“我們的研究表明,通過移植轉基因幹細胞,可以在體內長期表達活性可卡因水解酶,表皮幹細胞用於體外基因治療,在高效的前提下,風險最小。”

作者指出,皮膚移植方案在燒傷創面以及白癜風等皮膚遺傳疾病方面的臨床應用已經開展幾十年了。這些再生皮膚移植物是穩定的,並被證明可長期存活。

在具有完整免疫系統的宿主小鼠中,皮膚源性hBChE可穩定表達超過10周,而且hBChE水平沒有顯著降低。這表明皮膚環境可能限制了對hBChE的潛在免疫反應。

戒毒——基因編輯表皮幹細胞

該研究中,最老的小鼠現在已經12個月大,而且是健康的,說明皮膚基因療法是可行的。“總之,我們的研究結果顯示,皮膚基因療法有望成為未來治療可卡因濫用的一種安全和成本效益高的治療方案。”此外,按這個思路,它在酒精、尼古丁和阿片類藥物濫用領域也具有潛在用途。

在美國,大約5%的青年人(18至25歲)至少吸食過一次可卡因,超過90萬美國人依賴或濫用這種流行但非法的毒品。


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