在家庭录像中,萨莎·利普沃斯笑容灿烂,张着嘴兴奋地骑着她的海蓝色滑板车飞驰而过。她与身材矮小的朋友手牵手在人行道上漫步时咯咯笑着,并把一个滑稽的大号电话听筒贴在小耳朵上,发出"我给妈妈打电话"的清脆声音。
有萨莎坐在父亲腿上的录像,她在吹灭蛋糕上四根蜡烛前唱着生日歌。
萨莎与父母纳丁和大卫·利普沃斯在一起。(沃尔特·皮特斯 摄)
在短短几个月内,萨莎基因编码中的一个未知异常开始剥夺她说话、拿勺子、使用厕所或玩最基本的婴儿玩具的能力。
到萨莎4岁半时,这种超罕见疾病已经夺走了她自婴儿期以来发展的所有技能。她每天要经历数百次癫痫发作。
现在九岁的萨莎,无法说话的时间已经超过了她能够说话的时间。在过去的五个生日里,她都无法吹灭一根蜡烛。
"这样说起来真是令人难以置信,"萨莎的父亲大卫·利普沃斯说。"这件事拖得太久了。"
萨莎的母亲纳丁·利普沃斯和父亲大卫已经将他们的生活完全奉献给了萨莎——她需要24小时的护理——并致力于寻找恢复她能力的方法,给她获得新技能的机会。
"我们被告知没有治疗方法,也没有治愈方案。那不是我们可以接受的选择,"纳丁说。"我们认识萨莎在失去一切之前的样子,我们想把她的未来还给她。"
在没有任何机构资金支持的情况下,利普沃斯夫妇组建了一支来自澳大利亚和美国的顶尖科学家团队,致力于开发针对萨莎的基因疗法。
他们距离确认成功只有几个月之遥:即定制的基因补丁,称为反义寡核苷酸(ASO),这是实验性精准疗法在罕见遗传疾病领域的最新前沿,这些疾病直到最近还被认为"无法用药"。
在测试三种潜在治疗候选物的最后阶段,实验室培养的迷你萨莎大脑至关重要。该团队计划将表现最佳的候选物送到美国进行强制性安全测试。如果一切顺利,萨莎可能在明年3月她10岁生日时接受首次剂量。
"如此接近终点线真是太棒了,"大卫说。"这种疾病已经从她身上夺走了太多,但她从婴儿时期就有的那种闪光给了我们希望,我们可以把她找回来。"
在监管、后勤和临床障碍之中,还有一个100万美元的障碍:筹集慈善捐款,以支付在美国实验室进行的毒理学测试费用,然后希望制造出一种新药。
如果利普沃斯夫妇成功,他们希望能为其他患有罕见遗传疾病、可能通过靶向RNA的精准药物治疗的儿童开辟一条道路。
"在我离开这个世界之前,我不能让我的女儿无法告诉别人她是否疼痛或受到伤害,"纳丁说。
萨莎与父亲大卫·利普沃斯在一起。(沃尔特·皮特斯 摄)
"这是我们的责任"
纳丁和大卫·利普沃斯辞去了工作,照顾萨莎并支持他们的使命。大卫已经成为RNA治疗领域的公民科学家,他的专业知识给国际知名的分子生物学家、反义技术先驱苏·弗莱彻名誉教授留下了深刻印象。
纳丁正在通过GoFundMe页面、抽奖和通过癫痫基金会的可抵税捐赠,为这项昂贵的事业筹集关键资金。
"这一切都取决于我们,"纳丁说。
剪切与粘贴
2024年3月,悉尼大学的RNA for Rare Diseases团队确定了萨莎SLC6A1基因中的一个自发突变,该基因编码一种名为GAT-1的蛋白质,该蛋白质回收大脑中的主要镇静神经递质,影响信息在大脑中的传递方式。世界上已知只有一人拥有这种变异。
在每个人类细胞中,有超过30亿对DNA碱基,每对都是A、T、C和G字母的组合。
"在萨莎的案例中,只有一个字母发生了变化,而这导致了她的疾病,"弗莱彻说。
萨莎的单个字母变化并没有改变她DNA中的蛋白质编码。它改变了编码如何被编辑、剪切和拼接在一起。
当一个细胞需要制造一种蛋白质时,它会从主蓝图DNA中复制包含该蛋白质组装指令的基因,以制作一个临时的、可携带的转录本,称为信使RNA(mRNA)。在到达细胞的蛋白质构建工厂之前,这个转录本需要被编辑。
最初的未编辑消息(前体mRNA)由外显子组成——蛋白质制造代码的序列——这些序列被称为内含子的非编码填充序列分隔开。这就是萨莎的突变造成破坏的地方。
细胞的机制——细胞剪刀和胶水——需要"剪出"非编码的内含子,并将外显子编码序列粘合在一起。
萨莎的单字母变化向细胞剪刀发出信号,使其在外显子中间进行剪接,切断了关键信息,使得根据错误编辑的指令正确组装蛋白质变得不可能。
"从错误剪接点向下的所有内容都是混乱的,"弗莱彻说。
如果将萨莎的剪接错误比作一部电视谋杀悬疑剧:
可以把mRNA想象成商业电视台播出的"谁是凶手"类节目,其中外显子相当于正片内容,内含子则相当于广告插播。
要完整观看正片而不受广告干扰,需要剪掉内含子并将外显子片段拼接起来。
萨莎的情况是,她的"电影"在关键时刻——剧情高潮的转折点处——被错误地剪辑,恰好切掉了揭示真凶身份和其邪恶动机的关键片段,导致后续剧情变得无法理解。
"如果我们能克服这个小小的故障,萨莎的细胞将从携带这个有害'字母'变化的基因中制造出完全正常的蛋白质,"弗莱彻说。
为了修复这个故障,萨莎的研究团队转向了ASO:短的、经过精确修饰的合成RNA链,可以结合到特定的mRNA序列上。
基因胶带
在昆士兰科技大学的一个实验室里,劳拉·克罗夫特博士一直在照看培养皿中的迷你萨莎大脑。140天来,克罗夫特用富含营养的培养基喂养它们。
这些脑类器官——由萨莎的血细胞重编程为干细胞而衍生的3D脑组织——是测试为萨莎及其超罕见突变精心设计的治疗候选物的关键组成部分。
"看到它们如此令人感动,"纳丁在最近访问克罗夫特的实验室并看到她女儿的迷你大脑后说。"现在想到这一点,我想哭。"
劳拉·克罗夫特博士和纳丁·利普沃斯与萨莎的脑类器官在一起。(大卫·利普沃斯 摄)
克罗夫特专门研究为"n-of-1"案例推进罕见疾病疗法,如萨莎:一个病情如此罕见的患者,她代表了整个患者群体。
"这太令人兴奋了,"克罗夫特说。"萨莎可能是澳大利亚第一个接受澳大利亚开发的n-of-1 ASO治疗的儿童。"
克罗夫特筛选了她的团队、弗莱彻和美国研究人员设计的约20种ASO。大卫将它们视为覆盖错误剪接位点的胶带,保护它不受细胞剪刀的影响。
"反义寡核苷酸(ASO)代表着终极精准医疗,"弗莱彻说。"它们能够极其精确地针对特定类型的基因突变。"
但并非每种遗传疾病都能通过这种定制方法靶向。"这很大程度上取决于基因和特定突变,"弗莱彻说。
ASO药物Nusinersen是首个针对脊髓性肌萎缩症的疾病修饰治疗——这是两岁以下儿童最大的遗传杀手。
世界上第一个接受专为她定制的ASO治疗的人是2018年在波士顿儿童医院的七岁女孩米拉·马科维奇——在她诊断后的一年内。不幸的是,患有罕见且致命的神经退行性疾病巴顿病的米拉于2021年去世。但她的实验药物,被称为米拉森(Milasen),被证明减少了她的癫痫发作,并为高度定制化治疗的快速发展提供了蓝图。
纳丁说,她不能离开这个世界,直到她的女儿能够沟通她是否疼痛。(纳丁·利普沃斯 摄)
克罗夫特说,估计15%至30%的所有遗传疾病是由影响RNA剪接的突变引起的,表明它们可能适用于ASO。
在克罗夫特的实验室中,三种ASO在萨莎的实验室制造的脑细胞中在RNA水平上纠正了错误剪接。
"我们必须对所有三种ASO至少重复这些研究三到四次,"克罗夫特说,她预计这项任务需要三个月时间。
"[然后]我们需要确保这转化为功能性蛋白质,[以及]哪一种在恢复萨莎细胞中GAT-1蛋白质功能方面表现最佳,"她补充道。
克罗夫特说,初步证据表明至少有一种ASO确实做到了这一点。确认最佳候选者将花费7.5万美元。
同时,萨莎的团队一直在努力选择一个实验室,以便在确定主要候选者后立即进行毒理学测试。加上制造临床级药物,这将花费90万美元,这就是为什么利普沃斯夫妇现在专注于快速寻找新的慈善捐赠者。
"我们正在尽可能快地推进该项目,因为我们知道,干预越早,萨莎的预后可能就越好,"克罗夫特说。
利普沃斯夫妇希望萨莎能在悉尼儿童医院网络(SCHN)接受治疗。
该网络的一位发言人表示,给予实验性治疗受到严格的道德、监管和法律要求的约束,该网络正在开发使患有罕见疾病的儿童能够获得高度个性化治疗的途径。
萨莎的父母梦想着萨莎重新获得她失去的所有技能,甚至更多,能够上普通学校,并在成年后拥有一份有成效、令人满意的工作。
一项针对Dravet综合征的实验性ASO治疗试验——一种与萨莎情况类似触发的神经发育障碍——发现儿童重新获得了他们失去的技能,并发展了一些新能力,包括沟通、语言和粗大与精细运动技能。
"如果我们能尽快治疗萨莎,而她的大脑仍在发育,那么谁知道她的未来会怎样,"大卫说。
墨尔本儿童研究所的临床遗传学家佐尼察·斯塔克教授说:"过去10年精准治疗的爆炸式增长令人非常兴奋。"
斯塔克说,即使为单个儿童开发ASO,所学到的原则也可以帮助推进新一代治疗的整个领域。
有一天,大卫希望这将像手术一样常规:"你去看医生,医生找到你的突变并开发针对[它的]个性化基因治疗。"
但必须建立基础设施,使这些个性化治疗能够更快、更便宜地开发。
弗莱彻说,毫无疑问,萨莎是她父母心中的首要考虑。"但他们非常明确,...无论萨莎的结果如何,我们都在建立一个管道,创造机会帮助下一个孩子,再下一个,再下一个。"
"我们必须完成这件事,"纳丁说。"影响不仅仅是一个孩子。"
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