2021年2月24日 訊 /生物谷BIOON/ --近日,，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上題為“In vivo base editing rescues Hutchinson–Gilford progeria syndrome in mice”的研究報告中,，來自美國MIT和博德研究所等機構(gòu)的科學家們報道了一項標志基因療法里程碑式的研究成果。研究者表示,，一種新型的CRISPR技術(shù)或能給基因療法帶來革命性的變革,，從而為治療遺傳性疾病患者帶來新的希望。

文章中,，研究人員對兒童早衰癥進行了研究,，這是一種導致兒童迅速衰老的遺傳性疾病,，目前科學家們開發(fā)出的第二代CRISPR基因編輯技術(shù)—堿基編輯（base editing）已經(jīng)在小鼠機體中進行了成功測試，在這一技術(shù)的幫助下,，研究人員最終或有望糾正人類的終生遺傳性疾病,，包括兒童早衰癥等。

一種罕見但致命的疾病

在這項研究突破之前,，研究者Francis Collins已經(jīng)對兒童早衰癥進行了多年研究，攜帶早衰癥突變的兒童往往智力正常,，但會表現(xiàn)出普遍衰老的早期跡象,，包括脫發(fā)和聽力損失等；到了十幾歲后患兒就會顯得非常老,。這些青少年患者很少有能活過13歲的,；2003年，研究人員發(fā)現(xiàn),，兒童早衰癥是由一種編碼Lamin A蛋白的基因發(fā)生突變所致,，而Lamin A蛋白在細胞核中扮演著一種關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)角色。

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很多人都會攜帶多種基因突變,，但由于我們通常有兩個基因拷貝,，一個來自父親，一個來自母親,，往往擁有一個良好的基因拷貝就足夠了,。但Lamin A的早衰癥突變就不同了，雖然患者機體中可能有一個好的基因拷貝存在,，但突變的拷貝會產(chǎn)生一種有毒的產(chǎn)物將事情搞得一團糟,，這種類型的突變稱之為“顯性陰性突變”。理想情況下的解決方案是利用CRISPR技術(shù)糾正突變的拷貝,，通過這種基因編輯工具,，科學家們就能將一對分子剪刀導向基因組中的任何部位，但很不幸的是,，第一代CRISPR技術(shù)雖然擅長切割基因,，但并不具備糾正Lamin A突變的精確度和效率。

大規(guī)模細胞編輯所帶來的并發(fā)癥

CRISPR剪刀善于尋找目標并進行切割,，但隨后的重建手術(shù)則由細胞來完成,，而且這并不能保證每個細胞都會發(fā)生。在實驗室中,，研究人員通常只需要糾正幾個細胞就能夠搞定,，然后再將其在培養(yǎng)皿中進一步研究。但在人類機體中,，我們需要糾正大多數(shù)細胞,，甚至所有細胞,；如果只糾正患者手指上5個細胞的早衰癥突變，而讓機體中其它細胞不被修復,，或許就毫無意義,。

這就是研究者David Liu在堿基編輯技術(shù)方面工作至關(guān)重要的地方，他很早就發(fā)現(xiàn)了CRISPR技術(shù)的局限性,，并開始研發(fā)僅能作為靶向分子剪刀操作的分子機器,。他從天然存在的酶入手，這些酶類能將遺傳密碼中的一種化學堿基改變?yōu)榱硪环N,，比如講A轉(zhuǎn)化為G,，或者將C轉(zhuǎn)化為T。隨后研究者Liu對這些酶類進行了修飾使其更加精準,，并將其與CRISPR進行融合,，開發(fā)出稱之為堿基編輯器的融合蛋白，由于CRISPR技術(shù)善于讀取DNA并找到目標,，因此研究者就能有效地將編輯器運送到需要改變的基因位點,。

但需要強調(diào)的一點是，研究者Liu特意開發(fā)了一種堿基編輯器以便能讓其改變堿基,，但不再像CRISPR剪刀一樣切斷DNA分子,，這一點至關(guān)重要，因為切斷DNA會增加更大的染色體缺失的風險,，這或許就會損害細胞,。

小鼠和男性的差異

研究者知道，他們必須將堿基編輯器植入到患有早衰癥的小鼠機體細胞中來治愈這種疾病,，為此他們利用一種鏤空的病毒作為運輸載體,。文章中，研究人員使用了一種基于腺相關(guān)病毒（AAV）的載體,，AAV是一種最小的病毒之一,，其不會引起任何已知的疾病。研究者Collins等人將AAV病毒顆粒與編碼相關(guān)堿基編輯酶的基因進行包裝,，隨后將其運送到小鼠體內(nèi),，被治療的小鼠基本上就能避免疾病的發(fā)生，從而變得和健康小鼠沒有區(qū)別,。

當然了,，這一切都發(fā)生在小鼠機體中，而人類的體型更大,；研究人員并不清楚將這種該基因編輯機器升級到人類機體中會有多大困難,，但無論如何，他們已經(jīng)向前邁進了重要的一步，而且展示了在小鼠機體中使用的可能性,?；蚓庉婥RISPR工具對于致力于利用基因療法的專家和患有早衰癥的家庭而言或許是一個疾病得到治愈夢想成真的機會；目前這方面的工作剛剛開始,，后期科學家們還需要進行更為深入的研究來繼續(xù)推進,。（生物谷Bioon.com）

參考資料：

【1】Koblan， L.W.,， Erdos,， M.R.， Wilson,， C. et al. In vivo base editing rescues Hutchinson–Gilford progeria syndrome in mice. Nature 589,， 608–614 (2021). doi：10.1038/s41586-020-03086-7

【2】New CRISPR technology could revolutionize gene therapy， offering new hope to people with genetic diseases

by Merlin Crossley,， The Conversation