揭示基因编辑可以治疗家族性高胆固醇血症

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2019-12-5] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

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中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌团队与交通大学国际妇幼保健院黄荷凤团队发表了题为“In Vivo AAV-CRISPR/Cas9-mediated Gene Editing Ameliorates Atherosclerosis in Familial Hypercholesterolemia” 的研究论文，发现利用CRISPR/Cas9系统可以在一种新构建的家族性高胆固醇血症模型小鼠体内部分修复Ldlr基因突变和LDLR蛋白表达，改善动脉粥样硬化等表型。

在本项工作中，研究人员根据已发现的FH患者具有的LDLR基因E207X无义突变，该突变可以提前产生终止密码子，导致LDLR蛋白无法正常表达，通过序列比对后设计，将CRISPR/Cas9系统导入小鼠受精卵进行打靶，通过后续传代交配，成功构建了LdlrE208X小鼠（纯合子）。接着研究人员通过基因测序、反转录PCR、Western blot和免疫荧光染色等手段，分析和验证了该小鼠。通过一段时间的高脂饮食诱导，相对比野生型，LdlrE208X小鼠产生了明显高胆固醇血症病症，包括在主动脉产生了明显的动脉粥样硬化斑块，斑块内有平滑肌细胞的丢失和转型，以及大量巨噬细胞的浸润和纤维原沉积，肝脏产生大量脂滴堆积，血浆中的总胆固醇，甘油三酯，低密度脂蛋白-胆固醇等明显升高。

接着研究人员利用腺相关病毒（AAV）将CRISPR/Cas9系统地送到LdlrE208X新生小鼠体内，策略是一个AAV表达Cas9, 一个AAV表达gRNA和供体DNA，利用gRNA引导Cas9蛋白到达DNA上的特定位点产生双链断裂，然后利用外源模版链介导的同源重组修复（HDR）机制修复该突变基因。因为新生小鼠肝细胞具有极强的增殖能力，因此可以有效利用这一修复机制进行基因编辑和纠正。待小鼠成体后，研究人员检测发现相比对照组，治疗组小鼠中大约有6.7%的等位基因得到修复，LDLR蛋白得到部分（——18%）表达。令人惊喜的是，研究人员发现即使LDLR蛋白部分恢复表达，经高脂饮食诱导后，相比于对照组，治疗组LdlrE208X小鼠的动脉粥样硬化症状显著减轻，巨噬细胞浸润、脂质堆积等病症也显著缓解，循环系统中的各项指标也有明显改善。同时研究人员还检测了CRISPR/Cas9系统脱靶效应和一些免疫指标，在成体小鼠体内并没有发现明显的脱靶及免疫排斥反应，证明此次基因编辑治疗的有效性和安全性。

该研究揭示了使用CRISPR/Cas9系统靶向和纠正家族性高胆固醇血症致病基因能够显著改善动脉粥样硬化等相关表型，证明CRISPR/Cas9技术可以作为一个应用于人类遗传疾病治疗的潜在工具，促进基因编辑技术向个体化医疗更进一步。尽管在小鼠体内此项基因编辑工作显示了积极结果，但研究人员也表示在进行临床试验前还必须进行更多的研究测试，比如大型动物试验等。