世界罕见病日:更多新技术为罕见病带来新希望

【字体: 时间:2020年02月29日 来源:生物通

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  除了疫情以外,今天,也就是每年2月的最后一天是国际罕见病日。在日常生活中,有更多的罕见病及罕见病群体面临的问题需要我们去关注。

  

这个春天,我们打响了新冠疫情阻击战,随着我们对这种疾病的认识逐渐加深,新技术的不断探索,目前已对该病进行了有效防控。

除了疫情以外,今天,也就是每年2月的最后一天是国际罕见病日。在日常生活中,有更多的罕见病及罕见病群体面临的问题需要我们去关注。

罕见病是指流行率很低、很少见的疾病,一般为慢性、严重性疾病,常危及生命。世界卫生组织将罕见病定义为患病人数占总人口的0.65‰~1‰之间的疾病或病变。国际确认的罕见病有五六千种,约占人类疾病的10%。在种类繁多的罕见病当中,约有80%是由于基因缺陷所导致的。据医学文献显示,每个人的基因当中平均约有7组到10组基因存在缺陷,一旦父母双方存在相同的缺陷基因,孩子就有可能患上罕见病。

新技术带来新希望

基因编辑技术是近年来热门的生物学新技术,来自Salk研究所的研究人员找到了一种方法,首次将来自X-连锁SCID患者的细胞转化为干细胞样状态,修复基因突变,并在实验室中促使修复的细胞成功产生NK细胞。
 
这一新技术的成功指出了一种可能性,即将这些调整过的细胞植入到患者体内产生免疫系统。相关研究结果发表在Cell Stem Cell杂志上。

对于患有重症联合免疫缺陷(SCID)的婴幼儿来说,一个简单的感冒或耳部感染都可能是致命的。他们出生时就具有一个不完整的免疫系统,也被称为“泡泡男孩”或“泡泡宝宝”,即使很最温和的细菌他们也不能抵御。他们通常生活在无菌的、孤立的环境以避免感染,即便这样,大多数患者都不会活过一年或两年。这是因为在SCID患者骨髓中的干细胞携带一个基因突变,可阻止他们发育出关键的免疫细胞——称为T细胞或自然杀伤(NK)细胞。

治疗SCID,以前的尝试包括骨髓移植或基因治疗,或者两者结合。在始于上世纪90年代的一项有前途的临床试验中,研究人员“劫持”病毒机械进入患者的骨髓,并提供新细胞生长所需的基因。虽然这种基因治疗最初治愈了疾病,但是基因的人工添加最终在一些患者中导致了白血病。此后,也有研究人员开发出其他基因治疗方法,但这些方法通常适合于较温和形式的疾病,而且需要骨髓移植,这对危重新生儿来说是一个艰难的过程。

在这篇文章中,研究人员利用新的基因编辑技术,纠正对这些iPSCs中的SCID相关遗传缺陷。为了去除突变,研究者使用一种称为TALEN的技术(类似于知名的CRISPR方法)。这组酶作为基因的分子剪刀,可让研究人员剪掉一个基因,并用其他碱基对替换构成DNA的碱基对。
 
本文第一作者、索尔克研究所博士后Tushar Menon说:“不同于传统的基因治疗方法,我们不是把一个全新的基因注入患者,这会导致不必要的副作用。我们利用基于TALEN的基因组编辑,改变一个基因中的仅仅一个核苷酸,来纠正缺陷。这一技术真的是非常精确。”
 
研究人员成功了。这些修复的培养皿细胞(cells-in-a-dish)确实发展出了成熟的NK细胞。接下来,该研究小组再生了其他重要的免疫成分——T细胞。到目前为止,他们已经促使iPSCs转换为T细胞的前体,但是一直未能诱导它们成熟。
 
Verma说:“最终,我们希望这些努力将带来该领域的‘圣杯’:制备来自iPSCs的干细胞,能够产生所有类型的血细胞和免疫细胞。”能够生成修复的血液干细胞本身,可能会产生一种一次性的疗法,最终将在患者整个生命过程中补充功能性细胞。

另外一项研究中,西奈山伊坎医学院的研究人员将来源于骨髓增生异常综合征(MDS)患者的成熟血细胞,重新编程回到iPSCs,以研究这种罕见血液癌症的遗传起源。

在MDS中,骨髓干细胞中的基因突变可致使造血细胞的数量和质量出现不可逆的下降,进而损害血液生产。MDS患者会出现严重的贫血,在某些情况下,也会引起被称为AML(急性髓细胞白血病)的白血病。但是,哪种基因突变是引起本病的关键因素?

在这项研究中,研究人员把取自血液肿瘤MDS患者的细胞转化成干细胞,以研究通常与该疾病相关的人类7号染色体缺失。
 
本文首席研究员、西奈山伊坎医学院肿瘤科学系的Eirini Papapetrou 博士说:“用这种方法,我们能够确定,7号染色体上的一个区域是至关重要的,能够识别驻留在这里的、可引发这种疾病的候选基因。”
 
用现有工具研究染色体缺失是很难的,因为它们含有大量的基因,使得我们很难找出导致癌症的关键因素。7号染色体缺失是MDS的细胞异常特征,几十年来都被公认为预后不良的标志。然而,这种缺失在疾病发展中的作用仍不清楚。
 
了解特定染色体缺失在癌症中的角色,需要确定是否一个缺失会产生已观察到的后果,也需要确定哪个特定遗传因素是缺失的。研究人员利用细胞重编程和基因组工程,来剖析7号染色体的缺失。在这项研究中使用的方法,可以使我们研究人类细胞中基因改变的后果。
 
Papapetrou博士说:“人类干细胞的基因工程,尚未用于疾病相关的基因缺失。这项工作阐明了血液癌症如何发展,也提供了一种新工具,用以研究与各种人类癌症、神经和发育疾病有关的染色体缺失。”
 
重新编程MDS细胞,提供了一种强大的工具,来剖析这一疾病的体系结构和演化,将MDS细胞的遗传组成与这些细胞的性状联系起来。进一步在分子水平上剖析MDS干细胞,可以为MDS和其他血液癌症的起源发展,提供深刻见解。此外,这项工作也为检测和发现这些疾病的新疗法,提供一个平台。

(生物通)

 

 

 

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