拆除“炸弹”，修复基因
群里几位家长热烈讨论有没有可能推动研发针对自闭症的基因药物，因此椰菜君借CRISPR基因编辑技术获得诺贝尔化学奖的热点，以一个例子简单介绍一下目前已经进入实际应用阶段的反义寡核苷酸药物。今天的内容较长，还需要高中生物知识。
昨天，CRISPR基因编辑技术在众望所归下得到诺贝尔化学奖，一时间激起许多家长的憧憬，希望基因编辑技术尽快投入实用，拯救深受基因突变之苦的孩子。当然也有对此有所了解的家长，态度悲观，觉得这一天可能在猴年马月。
的确，同之前的技术相比，CRISPR是一个质的突跃，一举把基因编辑这只王谢堂前燕拉入寻常百姓家，真正有了实用意义。但CRISPR的局限性也显而易见，起码把关键的核酸酶弄到身体细胞里面，比如说大脑的神经元里面，就是一个几乎不可逾越的障碍。一天不解决，CRISPR就一天不可能用来拯救深受基因突变之苦的孩子。
但这并不意味着在攻克这个难题之前，我们就没有办法来修复基因。事实上办法不仅有，而且已经有了这样的药物。当然，同理论上的“万能编辑工具”CRISPR相比，这些办法相对来说应用面要窄很多。但是，只要能解决问题，并且能现在就能解决问题，为什么不用呢？现钟不打等着铸铜？
Dravet综合征是一种可怕的罕见遗传病。患者约半岁的时候，就会出现持久、强烈、致死性的癫痫。10~20%的患儿会因此在成年以前死去，而幸存者也通常伴随有心智迟缓和自闭症状。不幸的是，现有癫痫药物基本无效，而专门用于此症的几种药物，既不能杜绝癫痫发作，也不能阻止和缓解其它症状。
Dravet综合征的病因是SCN1A基因突变。这个基因编码一种钠离子通道蛋白，参与神经信号的传递。擒贼先擒王，修复这个基因，并且尽早修复，是治疗Dravet综合征的根本办法。
好消息是，美帝创新药物公司Stoke Therapeutics，近日搞出了一种反义寡核苷酸药物，通过拆除SCN1A基因的“炸弹”，巧妙地实现基因修复。只要一针下去，就把模型老鼠的致死性癫痫发作率从77%一举降低到3%！！！据称，不仅这个药物将很快推向临床实验，他们还在使用同样的技术来解决多种基因突变病症，尤其是和脑神经相关的病症。
他们是怎么做到的呢？
人类是两性生物，因此我们既有一套来自父亲的基因，又有一套来自母亲的基因。换句话说，几乎每一种基因都有两份，
有两套基因的进化优势，是增加了容错能力。比如我们有两个肾，大家一起工作，没有问题；要是其中一个突然嗝屁了，或者被偷走了，剩下的那一个也能完全扛起重任。但像心脏，就那么一个，一旦心梗，木得法子。
不幸的是，许多基因，而且还是很重要的基因，却像肺一样，虽然有两个，但少了一个就活得很差，还就需要两套一起工作。一套基因出了问题，另一套只能勉力支撑，身体一堆症状。上面的SCN1A基因，还有很多自闭症高危基因，都是如此。
在有能力基因编辑修补损坏的那套基因之前，一个办法是把剩下的那个充分使用起来。Stoke Therapeutics的这个实验药物，就是这样做的。但是，它做得很聪明，不是和马爸爸那样，直接给你996的福报。因为那么大的福报不是每个人都能消受，万一累死，啥都没了。
Stoke Therapeutics的药物，通过拆除SCN1A基因上的一个“炸弹”，巧妙地实现了安全地充分利用这个基因的目的。
SCN1A基因上怎么会有“炸弹”呢？
这就不得不拿出高中生物知识了。
从基因的载体DNA开始，到真正干活的蛋白质，中间很有一些折腾：深居细胞核的DNA，先要被复印成一种叫做mRNA（信使核糖核酸）的分子，然后mRNA离开细胞核，进入细胞质，在那里指导核糖体来制造蛋白质。
因为是高中生物，所以这里省略了很多过程，其中对本文关键的是一个叫做剪切的步骤。
这个步骤很容易理解，请看下面这首诗：
卧病江东庵，
室中闻蜜汁。
春去夏换裳，
绿荫静无底。
妥妥一首歪诗。但如果只把每句第一个字留下来，其它的都剪掉，那就有意思了。
从基因DNA复印生成mRNA时，并不是一下子就搞好了，而是得到类似上面这首歪诗的东西，叫做前mRNA，也就是半成品mRNA。然后，有一批蛋白质跑过来，对着这前mRNA一顿剪切猛如虎，除去“病江东庵”这些不要的部分，剩下来的“卧室春绿”才是真正用来指导蛋白质合成的mRNA。
不要的部分，对应的那段基因DNA叫做内含子，留下的部分，对应的那段基因DNA叫做外显子。做过外显子测序的读者对此一定是清楚的，你测的是“卧室春绿”，但是没有测“病江东庵”。
这么做guru费劲费时间，但好处是从同一个基因可以剪切出不同的mRNA，也就是可以得到不同的蛋白质，这其实是一个很有效率的进化策略。比如，上面这首歪诗，你也可以只留下每行最后一个字，得到“庵汁裳底”。
那么前mRNA在剪切过程中，不可避免地会出现错误，比如剪歪了，这样得到的mRNA中间就会冒出一个“X”，表示从这里开始，都是废的，因此不能使用。为解决这个问题，细胞进化出一个纠错系统，会从头到尾把mRNA核对一遍，如果发现“X”，就做个记号，这个mRNA就会即刻被销毁掉，不会拿去生产蛋白质。
SCN1A基因上的“定时炸弹”就埋在这里。
在SCN1A基因的外显子里面，混了一个“炸弹”外显子，它里面正好含有一个“X”！而且，剪切完的mRNA中，有一些含这个“炸弹”，有一些不含。显然，含“炸弹”的“坏”mRNA，很快会被销毁掉。因此，只有一部分的前mRNA会变成能用的“好”mRNA。
细胞这么做的目的，可能是便于调节SCN1A基因制造蛋白质的量。比如，在胚胎发育期，神经细胞需要SCN1A基因极其努力地工作，制造出大量的钠离子通道蛋白，那么在剪切的时候就会把“炸弹”都剪掉，所有的前mRNA都变成能用的“好”mRNA。在出生之后，神经细胞不需要这么多钠离子通道蛋白了，那就把“炸弹”给用起来，减少“好”mRNA。
噫吁戏，危乎长哉！读到这里的读者都是我的真爱！
扯了这么半天，其实就是说，这个SCN1A基因啊，虽然有两条，两条都要好，才能有足够的钠离子通道蛋白，才不会得Dravet综合征。但实际上，两条基因都在全力工作，要不是这个“炸弹”的存在，一条就够了！
这就好办了。
既然Dravet综合征患者的SCN1A基因坏了一条，还有一条好的，那只要想办法把这个“炸弹”拆掉，不就得了？真是简单啊！
用来拆这个“炸弹”的是反义寡核苷酸药物。具体说就是一小段特殊的RNA，能够非常紧密的叮在这个“炸弹”上面，并且它只会叮在这个“炸弹”上面。
这个“炸弹”被叮住了会怎么样呢？
它变成一个内含子了！
变成内含子，当然会被毫不客气地剪掉！
得到的，自然是“好”mRNA了！
这样一来，剩下的这条好基因制造的所有前mRNA，都能变成“好”mRNA，钠离子通道蛋白的数目，也就随之大幅度升高了。
不用996福报，一样高产出！
用于修复基因的反义寡核苷酸药物已经有多年研究，并且已经有好几种得到FDA的批准，成为上市药物，同还在发展期的CRISPR基因编辑技术相比，这种药物策略无异有巨大的现实意义。
Stoke Therapeutics公司的拆除基因“炸弹”的策略，对发展自闭症基因药物很有启发，因为许多自闭症高危基因都是因为一条基因受损，导致对应蛋白质不足造成的。并且，据目前的研究，可能很多基因，尤其是脑神经基因，都会含有这种“炸弹”。如果这条路走通了，能够成功修复SCN1A基因，治疗Dravet综合征患者的话，相信推广到其它类似的基因病上面，速度就很快了！
主要参考文献：
Antisense oligonucleotides increase Scn1a expression and reduce seizures and SUDEP incidence in a mouse model of Dravet syndrome．Sci Transl Med. 2020 Aug 26;12(558):eaaz6100.
