最新综述:三大基因组编辑工具在iPS中的应用

【字体: 时间:2014年09月11日 来源:生物通

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  将患者成体细胞重编程为诱导多能干细胞的iPS技术,在构建疾病模型和新药开发中有着很高的应用价值。然而由于遗传变异等原因,iPS构建的疾病模型可能与患病细胞并不完全一样。现在的潮流是,将基因编辑工具用到iPS中去,获得同基因型的疾病模性。日前,Stem Cells and Development杂志上刊登的一篇综述性文章全面探讨了这个问题,我们可以在该杂志的网站上免费读到这篇综述。

  

生物通报道:将患者成体细胞重编程为诱导多能干细胞的iPS技术,在构建疾病模型和新药开发中有着很高的应用价值。然而由于遗传变异等原因,iPS构建的疾病模型可能与患病细胞并不完全一样。现在的潮流是,将基因编辑工具用到iPS中去,获得同基因型的疾病模性。日前,Stem Cells and Development杂志上刊登的一篇综述性文章全面探讨了这个问题,我们可以在该杂志的网站上免费读到这篇综述。

西奈山伊坎医学院的Ihor LemischkaHuen Suk KimJeffrey BernitzDung-Fang Lee在这篇文章中,详细介绍了iPSC构建疾病模型的新进展,分析了三种主要基因组编辑工具在这一领域中的应用前景(锌指酶ZFNTALENCRISPR)。

iPSC在药物筛选和疾病模型中越来越受到重视,而基因组编辑工具可以帮助我们进一步完善这一过程。Ihor Lemischka等人为我们展示了这些技术的优势和短板,”杂志主编Graham C. Parker博士说。

人胚胎干细胞(hESC)是研究早期人类发育的理想工具,也是细胞替代治疗的宝贵资源。然而免疫排斥和伦理学争议阻碍了hESC的临床使用。不过,山中伸弥及其同事开发的iPS技术绕过了这些障碍。在那之后,iPS技术又迎来了多次改进。现在人们已经利用这一技术在体外获得了多种类型的细胞(神经元、心肌细胞、造血细胞等),并且在小鼠模型中对这些细胞进行了功能研究。

将来自患者的iPSC诱导成为受疾病影响的细胞类型,可以模拟人类疾病和进行药物筛选。有时iPS建立的疾病模型与真实的疾病状态并不完全一致。一般来说,对于有着明确致病突变和患病细胞的单基因疾病,iPS技术可以很好的再现其病理现象。但在其它情况下,iPSC并没有那么成功,导致无法进行精确的分析。(延伸阅读:三篇Cell子刊证实基因编辑的安全性

为此,iPSC与对照之间的基因变异应该被去除,确保更精确的比较和分子分析,在模拟疾病时。越来越多的人开始关注基因组编辑工具,希望由此获得与患病细胞基因型完全相同的疾病模型。ZFNTALEN已经在这类研究中帮人们成功鉴定了一些疾病新机制。在这种情况下,理解基因组编辑工具的特点和局限性,对于建立更好的疾病模型非常关键。

目前,iPS构建疾病模型主要用到的基因组编辑工具是ZFN,也有少数研究使用了TALEN,但CRISPR在这方面的应用还未见报道。ZFNTALEN的问题在于,它们都会引发脱靶效应,而且在靶标甲基化基因组位点时效率较低。CRISPR系统易于构建,对DNA甲基化不敏感,而且在人类细胞中的效率更高。不过CRISPR的脱靶效应也不容忽视。

此外文章指出,生成完美iPSC还有许多因素需要考虑,包括选择标记、载体、培养条件、基因校正策略、脱靶效应和基因组的完整性。

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:

Genomic Editing Tools to Model Human Diseases with Isogenic Pluripotent Stem Cells

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