新型基因编辑技术有望治疗早衰症等许多严重遗传性疾病

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2019-8-27] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

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现在，索尔克研究所的研究人员开发了一种名为SATI的新型基因编辑工具，能够针对广泛的突变和细胞类型进行基因编辑。这项新的基因组编辑技术，发表于2019年8月23日最新一期的 Cell Research 杂志，可以扩展到广泛的基因突变条件下使用，如亨廷顿症（Huntington‘s disease）和罕见的早衰综合征等。

索尔克基因表达实验室教授、该论文资深作者胡安·卡洛斯·伊兹皮苏亚·贝尔蒙特（Juan Carlos Izpisua Belmonte）说：“这项研究表明SATI是一种强大的基因组编辑工具，事实证明，这可能有助于制定有效的策略，对许多不同类型的突变进行靶基因替换修正，并为使用基因组编辑工具可能治愈广泛的遗传病打开了大门。”

修改DNA的技术-特别是CRISPR-Cas9系统-在使用细胞的正常DNA修复机制分裂细胞（如皮肤或肠道中的细胞）方面通常是最有效的。Izpisua Belmonte实验室之前展示了他们基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术，称为HITI（同源性无关目标整合），可以同时针对分裂和非分裂细胞。

蛋白质编码区的功能类似于制作蛋白质的食谱，而称为非编码区的区域则充当厨师的角色，决定制作多少食物。这些非编码区构成了DNA的绝大多数（——98%），并调节许多细胞功能，包括关闭和打开基因，因此可能成为未来基因治疗的一个有价值的靶点。

Izpisua Belmonte实验室的博士后研究员Mako Yamamoto说：“我们试图创造一种多功能的工具来瞄准DNA的这些非编码区，这不会影响基因的功能，并且能够针对广泛的突变和细胞类型。”

Mako Yamamoto是这篇论文的第一作者之一，也是Izpisua Belmonte实验室的博士后研究员，他说到：“作为一种概念验证，我们专注于一种小鼠模型，这种模型是由一种突变引起的早衰遗传病，使用现有的基因组编辑工具很难修复。”

新的基因敲入方法，科学家们称之为SATI（细胞间线性化的单臂同源供体介导的内含子靶向整合），是对以前的HITI方法的改进，使其能够针对基因组的其他区域。

SATI的工作原理是将有问题基因的正常拷贝插入突变位点之前的DNA非编码区。然后，这个新基因通过几种DNA修复途径中的一种，与旧基因一起整合到基因组中，减轻了原始突变基因的有害影响，而不会冒着完全替换它而造成损害的风险。

科学家们在患有早衰症的活老鼠身上测试了SATI技术，早衰症是由LMNA基因突变引起的。患有早衰症的人和小鼠都表现出早衰、心脏功能障碍的迹象，并且由于一种名为孕激素的蛋白质的积累而显着缩短了寿命。

通过使用SATI，将LMNA基因的正常拷贝插入早衰症小鼠。研究人员能够观察到包括皮肤和脾脏在内的几种组织中老化特征的减弱，以及寿命的延长（与未治疗的早衰症小鼠相比增加45%）。

类似的延长寿命，当转化为人类时，将会超过十年。因此，SATI系统代表了第一种体内基因校正技术，它可以针对多种组织类型中的DNA非编码区。

接下来，该团队的目标是通过增加包含新DNA的细胞数量来提高SATI的效率。该论文的联合第一作者、Izpisua Belmonte实验室的博士后研究员Reyna Hernandez-Benitez说：“具体地说，我们将研究DNA修复所涉及的细胞系统的细节，以进一步完善SATI技术，以实现更好的DNA校正”。

研究背景

在人体中编辑基因的能力为治疗遗传性疾病提供了机会。然而，许多类型的基因编辑工具无法针对DNA的关键区域，并且创建这样的技术一直很困难，因为活组织中包含不同的细胞类型。