2016年12月6日

新型基因编辑方法可改善失明大鼠的视力

乍看上去

  • 科学家开发了一种有针对性的基因置换技术,该技术可以在活体动物的分裂和非分裂细胞中修饰基因。
  • 该方法能够替换神经元中的错误基因,并能部分恢复盲人的视力。因此,该技术有望成为基因治疗的潜在工具。 
成年小鼠大脑中的神经元 绿色细胞是小鼠大脑中的神经元,已使用新的基因编辑技术成功地对其进行了修饰。Izpisua Belmonte实验室,索尔克研究所

CRISPR / Cas9等基因编辑技术可以成功取代有缺陷的基因,科学家一直在探索其治疗潜力。但是新基因的插入通常仅限于分裂细胞,如皮肤和肠道中的细胞,因为该技术依赖于仅在细胞分裂过程中才活跃的过程。但是,人体的大多数细胞都是不分裂的,包括眼,脑和心脏中的那些。

为了解决这一局限性,圣地亚哥索尔克生物研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte博士领导的一组研究人员着手开发一种更加通用的方法。他们的目标是开发一种可以将新基因甚至插入未分裂细胞的技术。这项研究部分由美国国立卫生研究院的国家心脏,肺和血液研究所(NHLBI)资助。结果发表在 性质 在2016年12月1日。

研究人员专注于一种称为NHEJ(非同源末端连接)的DNA修复机制。 NHEJ通过重新连接断裂的DNA末端来修复DNA断裂。它在分裂和非分裂细胞中都活跃。这使其成为CRISPR / Cas9基因编辑工具的有用伙伴,该工具可以在精确位置剪出DNA片段。

科学家量身定制了NHEJ机械与CRISPR / Cas9一起使用。他们将新方法命名为HITI(与同源性无关的目标整合)。使用HITI,可以使用CRISPR / Cas9靶向基因,并使用细胞的常规NHEJ修复机制将其替换为新基因。

为了在不分裂的细胞中测试这种方法,研究人员使用了一种无害的病毒将专门的HITI包装递送到神经元样本中。这导致新基因在这些神经元中的位点特异性插入。接下来,研究小组在小鼠的非分裂细胞中测试了具有HITI功能的基因插入方法。他们能够将新基因整合到成年小鼠的大脑,肌肉,肾脏,心脏和肝脏中。

接下来,科学家们探索了HITI是否可以用作治疗疾病的基因替代工具。他们测试了色素性视网膜炎的大鼠模型,色素性视网膜炎是一种遗传性眼疾,可导致视网膜变性和最终导致人类失明。

该团队使用HITI取代了变异的 梅特克 该基因具有功能性复制,可导致这些大鼠失明。功能基因被整合到大鼠基因组中。 4周后,在视网膜中观察到MERTK蛋白表达。光敏性眼部测试显示反应有所改善,表明部分视力得以恢复。

尽管研究人员选择在这项研究中将CRISPR / Cas9工具与HITI一起使用,但其他基因编辑技术也可以与HITI结合使用,以将新基因插入基因组。

Izpisua Belmonte说:“我们现在有了一项技术,使我们能够修饰非分裂细胞的DNA,修复大脑,心脏和肝脏中受损的基因。” “它使我们第一次能够梦想治愈以前从未有过的疾病,这令人兴奋。”

为了最终开发可在临床上使用的HITI,研究人员正在努力提高该技术的效率。

-安妮塔·拉马纳森 

相关链接

参考文献: 通过CRISPR / Cas9介导的独立于同源性的靶向整合进行体内基因组编辑。 铃木(K. Goebl A,Soligalla RD,Qu J,Jiang T,Fu X,Jafari M,Esteban CR,Berggren WT,Lajara J,Nuñez-DelicadoE,Guillen P,Campistol JM,Matsuzaki F,Lhang GH,Magistretti Callaway EM,张K,Belmonte JC。 性质。 2016年12月1日; 540(7631):144-149。 doi:10.1038 / nature20565。 EPUB 2016年11月16日。PMID:27851729。

资金: 3d之家的国家心,肺和血液研究所(NHLBI),国家神经疾病和中风研究所(NINDS),国家眼科研究所(NEI)和国家癌症研究所(NCI); Leona M.和Harry B. Helmsley慈善信托基金; G. Harold和Leila Y. Mathers慈善基金会;麦克奈特基金会; Moxie基金会; Fundacion Pedro Guillen博士;和圣安东尼奥·穆尔西亚天主教大学(UniversidadCatólicaSan Antonio de Murcia)。