CRISPR/Cas9变体技术纠正培养的人类干细胞囊性纤维化

研究人员纠正了导致培养的人类干细胞囊性纤维化的突变。他们使用了一种称为prime编辑的技术，用健康的DNA片段替换“有缺陷”的DNA片段。研究表明，引导编辑比传统的CRISPR/Cas9技术更安全。

　　

囊性纤维化(Cystic fibrosis, CF)是世界范围内最普遍的遗传性疾病之一，对患者具有严重的后果。肺部、喉咙和肠道中的黏液粘稠，导致器官阻塞。虽然有稀释粘液和防止炎症的治疗方法，但CF还不能治愈。然而，Hans Clevers (Hubrecht Institute)与UMC Utrecht和Oncode Institute合作进行的一项新研究带来了新的希望。

纠正CF突变

研究人员成功地纠正了人类肠道类器官中导致CF的突变。这些类器官，也被称为微型器官，是模拟CF患者肠道功能的微小3D结构。它们之前由同一个研究小组从CF患者的干细胞中开发出来，并存储在乌得勒支的一个生物银行中。这项发表在《生命科学联盟》(Life Science Alliance)杂志上的研究使用了一种名为“引导编辑”(prime editing)的技术，将导致CF的突变DNA片段替换为这些类器官中的健康DNA片段。

比CRISPR / Cas9安全

prime editing是更广为人知的基因编辑技术CRISPR/Cas9的更新版本。CRISPR/Cas9在纠正DNA之前会先切断DNA。虽然这纠正了突变的DNA片段，但它也会对基因组的其他区域造成损害。“在我们的研究中，prime editing被证明是比传统CRISPR/Cas9更安全的技术。它可以在不损害DNA其他部分的情况下构建一个新的DNA片段。这使得这项技术在病人身上的应用前景广阔，”该杂志的第一作者Maarten Geurts说。

肿胀

导致CF的突变定位于CFTR通道，该通道存在于包括肺在内的各种器官的细胞中。由于突变，通道不能正常工作，使得覆盖细胞的黏液层水分过少:黏液变得粘稠。加入一种叫做forskolin的物质会导致健康的类器官膨胀，但CFTR通道突变的类器官不会发生这种情况。“我们对突变进行了prime editing，之后，经过处理的类器官表现出了与健康的类器官相同的反应:它们变得肿胀。这为我们提供了证据，证明我们的技术是有效的，并且替换了突变的DNA，”Geurts解释道。

治疗遗传性疾病

现在，研究人员表明，导致CF的突变可以被安全地纠正，在临床中的应用又向前迈进了一步。“CRISPR/Cas9的新变种，比如prime editing，可以安全地纠正突变，而不会对DNA的其他区域造成损害。这将使我们有希望在未来治愈甚至预防遗传疾病。但在此之前，研究人员仍面临一些挑战。例如，这项技术仍需要改进，以便在人体中安全使用。但这是在临床成功应用prime editing的伟大一步。”

汉斯·克利夫斯(Hans Clevers)是Hubrecht发育生物学和干细胞研究所以及Princess Máxima儿童肿瘤学中心的小组负责人。他也是乌得勒支大学教授和Oncode研究所的研究员。

Maarten H Geurts, Eyleen de Poel, Cayetano Pleguezuelos-Manzano, Rurika Oka, Léo Carrillo, Amanda Andersson-Rolf, Matteo Boretto, Jesse E Brunsveld, Ruben van Boxtel, Jeffrey M Beekman, Hans Clevers. Evaluating CRISPR-based prime editing for cancer modeling and CFTR repair in organoids. Life Science Alliance, 2021; 4 (10): e202000940 DOI: 10.26508/lsa.202000940