一种识别基因疗法“避风港”的新方法

圣犹大儿童研究医院(St. Jude Children 's Research Hospital)的科学家们发明的一种工具，可以找到将基因引入人类DNA的安全位置。该工具是提高基因和细胞疗法安全性和有效性过程中的一个早期步骤。

　　

   

   

图片:共同第一作者Dewan Shrestha(左)，通讯作者Yong Cheng博士(中)和合著者ruiqiwu(右)。    

图片来源:圣犹大儿童研究医院提供

圣犹大儿童研究医院(St. Jude Children 's Research Hospital)的科学家们发明了一种工具，可以找到将基因引入人类DNA的安全位置。该工具是提高基因和细胞疗法安全性和有效性过程中的一个早期步骤。这项工作今天出现在《基因组生物学》上。．

“我们已经创建了编辑基因组的谷歌地图，”联合通讯作者Yong Cheng博士说，“有了这个工具，我们提供了一种新的方法来确定安全整合基因盒的位置。我们创建了一步一步的指导，所以你可以按照步骤，很容易地在特定组织中找到安全的避风港。”

基因疗法，即给病人一个功能失调基因的正常拷贝，已经证明在治疗某些遗传疾病方面是成功的。然而，该领域遇到了安全问题，包括无意中激活致癌基因，导致一些患者患癌症。作为回应，该领域一直在寻找“安全港点”——在基因组中插入基因而不会引起癌症或其他问题的地方。科学家们创建了一条管道，利用来自特定组织(如血细胞)的基因组和表观遗传信息来寻找安全的避风港。

一种寻找安全港口地点的新方法   

该工具使用千人基因组计划(1000 Genomes Project)的数据，比较健康人之间高度可变的DNA序列。如果健康的人经常删除或插入DNA的某个区域，研究人员推断，它也可能通过基因疗法安全地改变。

Cheng说:“我们的方法是一种以组织特异性的方式识别基因组安全港位点的新方法。”“没有人从这个角度尝试过。我们的第一步是找到健康个体中插入或删除频率较高的基因组位点。”

如果单个细胞中的DNA是一根绳子，它将有两米长。但除了线性序列之外，DNA还可以利用染色质(与DNA相关的蛋白质)循环成复杂的3D结构，以适应细胞。就像绳子一样，DNA也有影响其功能的环。St. Jude工具在搜索可访问的安全港站点时考虑这些环和其他结构的存在。

“我们的工具评估了DNA的三维结构，因为人类DNA不是一维的线性结构，它实际上是三维的，”陈说。“因此，部分DNA可能在DNA的线性序列中相隔很远，但由于3D结构的循环，它们可能在物理上彼此相邻。在这种情况下，3D距离比线性距离更重要。”

平衡安全性和治疗性基因表达   

“安全的基因治疗需要两件事，第一，保持新基因的高表达。第二，整合需要对正常人类基因组的影响最小，这是人们进行基因治疗的主要担忧。”

科学家们发现，这些基因被放置在他们的工具识别的安全港位置，随着时间的推移，它们的表达保持不变。研究人员还表明，如果他们把一个基因放入他们的工具识别的一个安全港位置，它对附近基因的影响小于传统的安全港位置。

该工具被称为基因组学和表观遗传学指导安全港制图器(GEG-SH制图器)，可在https://github.com/dewshr/GEG-SH免费获得。

该研究的第一作者是圣犹大和田纳西大学健康科学中心的Dewan Shrestha和新泽西州立大学罗格斯大学的Aishee Bag。

文章标题

Genomics and epigenetics guided identification of tissue-specific genomic safe harbors