Nature子刊发布CRISPR研究新突破

　　

生物通报道  利用一种基于细菌蛋白的新基因编辑系统，麻省理工学院的研究人员治愈了因单一遗传突变致罹患一种罕见肝病的小鼠。

这些发表在3月30日《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上的研究结果，提供了首个证据证实，称之为CRISPR的基因编辑技术可以逆转活体动物的疾病症状。该研究小组表示，CRISPR为剪除突变DNA，以正确的序列取而代之提供了一条简单的途经，有潜力用于治疗许多的遗传疾病。

论文的资深作者、麻省理工学院化学工程学系副教授、Koch综合癌症研究所成员Daniel Anderson说：“这种方法的令人兴奋之处在于，我们现在可以在活体成年动物体内纠正缺陷基因。”

这一近年开发出来的CRISPR系统依赖于细菌过去利用来保护自身免受感染的细胞机器。研究人员模仿这一细胞系统，构建出了由称作为Cas9的DNA切割酶和一段短RNA引导链构成的基因编辑复合物。短RNA引导链被设计与一段特异的基因组序列结合，告知Cas9切割的位置（延伸阅读：CRISPR研究先锋张锋博士Cell发表最新成果 ）。

同时，研究人员还提供一条DNA模板链。当细胞修复Cas9导致的损伤时，它会复制这一模板，将新的遗传物质导入到基因组中。科学家们想象，这种基因组编辑方法有一天或许可以帮助治疗如血友病、亨廷顿氏病以及由单基因突变引起的其他疾病。

科学家们曾经开发出基于核酸酶的其他一些基因编辑系统，但这些复合物的价格昂贵且难于组装。

Anderson说：“CRISPR系统非常易于装配以及进行自定制。其他的系统有可能可以按与CRISPR系统相似的方式使用，但那些系统更难生成特异性针对你的兴趣目标的核苷酸。”

矫正疾病

在这项研究中，研究者们设计出了三条引导RNA链来靶向靠近突变的不同DNA序列，编码FAH酶的基因发生这一突变可引起酪氨酸血症I型。每10万人中即有一人受累于这一疾病，罹患酪氨酸血症I型的患者无法分解酪氨酸，会造成酪氨酸累积，导致肝衰竭。当前的治疗包括低蛋白饮食以及一种破坏酪氨酸生成的药物NTCB。

利用携带突变FAH酶的成年小鼠展开实验，研究人员将这些RNA引导链，编码Cas9的基因，以及由199个核苷酸构成、包含突变FAH基因正确序列的DNA模板传递至小鼠体内。

利用这种方法，研究人员将正确的基因插入到了1/250的肝细胞中。在接下来的30天里，这些健康细胞开始增殖，取代病变肝细胞，最终占据约三分之一的肝细胞。这足以治愈这种疾病，使得小鼠能够在脱离NCTB药物后生存下来。

“只做一次治疗，我们可以完全逆转这一疾病，”论文的主要作者、Koch研究所博士后尹浩（Hao Yin，音译）说。

为了传递这些CRISPR元件，研究人员采用了一种称作为高压注射的技术——利用高性能的注射器快速将这些物质释放到静脉中。这种方法将遗传物质成功地传送到了肝细胞，不过Anderson认为还可能有更好的传递方法。他的实验室现正致力于开发出更安全、有效的方法，包括靶向性纳米颗粒。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genome editing with Cas9 in adult mice corrects a disease mutation and phenotype

We demonstrate CRISPR-Cas9–mediated correction of a Fah mutation in hepatocytes in a mouse model of the human disease hereditary tyrosinemia. Delivery of components of the CRISPR-Cas9 system by hydrodynamic injection resulted in initial expression of the wild-type Fah protein in ~1/250 liver cells. Expansion of Fah-positive hepatocytes rescued the body weight loss phenotype. Our study indicates that CRISPR-Cas9–mediated genome editing is possible in adult animals and has potential for correction of human genetic diseases.