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本研究针对遗传性视网膜退行性疾病的治疗难题，利用CRISPR-Cas9和TALEN技术对诱导多能干细胞（hiPSCs）进行基因编辑，成功纠正了与疾病相关的突变，并在视网膜细胞模型中恢复了正常表型，为个性化治疗提供了新策略。
遗传性视网膜退行性疾病（IRDs）是一组由超过300个基因突变引起的罕见疾病，目前大多数情况下缺乏有效治疗方法。这些疾病通常会导致视网膜细胞退化，最终引发失明。近年来，基因编辑技术的兴起为IRDs的治疗带来了新的希望。来自西班牙巴塞罗那眼科显微外科研究所（IMO Grupo Miranza）的研究人员Laura Siles和Esther Pomares在《Molecular Therapy: Nucleic Acids》上发表了一项开创性研究，他们利用CRISPR-Cas9和TALEN基因编辑工具，精准纠正了来自IRDs患者的7个诱导多能干细胞（hiPSCs）系中的致病突变，并在视网膜细胞模型中成功逆转了疾病相关表型。这一成果不仅为IRDs的治疗提供了新的策略，也为个性化医学的发展奠定了基础。
研究人员首先设计并验证了针对IRDs相关致病突变的最优sgRNA和TALEN引导序列。他们针对ABCA4、BEST1、PDE6A、PDE6C、RHO和USH2A基因中的突变设计了sgRNA和TALEN，并利用单链寡核苷酸（ssODN）作为修复模板。实验结果显示，CRISPR-Cas9介导的基因编辑在纠正点突变方面表现出色，尤其是在针对纯合突变和小的插入/缺失突变时，同源定向修复（HDR）效率最高，且未检测到脱靶效应。此外，研究人员还意外发现，在某些杂合突变的hiPSCs系中，可以利用患者的野生型等位基因作为修复模板，无需外源供体模板即可实现单核苷酸修饰。
在关键实验技术方面，研究人员采用了CRISPR-Cas9和TALEN介导的基因编辑技术，结合单链寡核苷酸（ssODN）作为修复模板，对hiPSCs进行基因编辑。他们还通过Sanger测序和全基因组测序（WGS）分析验证了基因编辑的准确性和安全性，并利用视网膜细胞模型评估了基因编辑后细胞的表型变化。
研究结果表明，CRISPR-Cas9和TALEN技术能够高效、精准地纠正IRDs相关的点突变。在针对纯合突变和小的插入/缺失突变的基因编辑实验中，CRISPR-Cas9展现出高达50%~70%的HDR效率，且未检测到脱靶效应。此外，研究人员还发现，利用野生型等位基因作为修复模板的策略在某些情况下能够成功纠正杂合突变，这为基因编辑治疗提供了新的思路。在视网膜细胞模型中，基因编辑后的细胞表现出疾病相关表型的逆转，例如在BEST1基因突变的视网膜色素上皮细胞（RPE）中，纠正后的细胞恢复了正常的氯离子通道活性和上皮屏障功能。
研究结论和讨论部分强调了基因编辑技术在IRDs治疗中的潜力。研究人员指出，CRISPR-Cas9和TALEN技术的高效性和精准性使其成为IRDs治疗的有力工具。此外，利用野生型等位基因作为修复模板的策略为单核苷酸突变的纠正提供了新的可能性。尽管如此，基因编辑技术在临床应用中仍面临一些挑战，如精确性、效率、安全性和体内递送等问题。未来的研究需要进一步优化基因编辑技术，提高其在视网膜组织中的应用效果，并探索更多个性化治疗方案的可能性。总体而言，这项研究为IRDs的基因治疗提供了重要的理论依据和实验支持，为未来开发有效的治疗方法奠定了坚实的基础。
