利用堿基編輯器可以治愈人細(xì)胞中的遺傳病

2012年開發(fā)的基因組編輯工具CRISPR/Cas9可以將基因中的突變片段切割掉，并用一個(gè)未發(fā)生突變的片段進(jìn)行替換，而一種稱為堿基編輯器的新型CRISPR可以在不切割DNA的情況下修復(fù)突變。因此，使用堿基編輯器進(jìn)行基因組編輯被認(rèn)為更安全。如今，在一項(xiàng)新的研究中，來自荷蘭烏得勒支研究所和烏得勒支大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員**證實(shí)堿基編輯器可以安全地治愈源自患者的干細(xì)胞中的囊性纖維化（cystic fibrosis）。相關(guān)研究結(jié)果于2020年02月20日在線發(fā)表在Cell Stem Cell期刊上，論文標(biāo)題為“CRISPR-Based Adenine Editors Correct Nonsense Mutations in a Cystic Fibrosis Organoid Biobank”。論文通訊作者為烏得勒支研究所的Hans Clevers和烏得勒支大學(xué)的Jeffrey Beekman。

根據(jù)烏得勒支研究所生物學(xué)家Maarten Geurts和烏得勒支大學(xué)生物學(xué)家Eyleen de Poel的說法，2018年開發(fā)出的一種新的CRISPR酶使得CRISPR技術(shù)更精確，更不易出錯(cuò)。Maarten說，“在傳統(tǒng)的CRISPR/Cas9基因組中，切割特定的DNA片段會導(dǎo)致DNA損傷。這樣做的目的是，細(xì)胞使用實(shí)驗(yàn)室制造出的'健康'DNA片段來修復(fù)這種切割。在稱為堿基編輯器的新型CRISPR技術(shù)中，對Cas9進(jìn)行了改進(jìn)，使得它不再切割DNA，但仍能檢測到突變位點(diǎn)，因此，無需切割DNA并替換有缺陷的DNA片段，突變位點(diǎn)可在現(xiàn)場直接修復(fù)，從而使得它成為一種更有效的基因組編輯工具?！?/span>

當(dāng)前的這項(xiàng)新的研究表明CRISPR/Cas9的這種新版本（即堿基編輯器）可以安全有效地應(yīng)用于人類干細(xì)胞。

微型腸道（minigut）

烏得勒支類器官技術(shù)基金會（Hubrecht Organoid Technology foundation）和烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心已構(gòu)建出一個(gè)由腸道類器官組成的生物庫。這些腸道類器官都是腸道的微型版本，是在實(shí)驗(yàn)室中使用囊性纖維化患者的干細(xì)胞建立的。它們用于疾病建模和新療法的開發(fā)。這個(gè)生物庫由歐洲的許多囊性纖維化中心和荷蘭囊性纖維化基金會共同建立。

在這項(xiàng)新的研究中，腸道類器官被用于測試這種新的堿基編輯技術(shù)是否可以應(yīng)用于人類干細(xì)胞。Maarten解釋了它的作用機(jī)制：“囊性纖維化是由CFTR基因中的突變引起的，這種突變導(dǎo)致基因功能異常。結(jié)果就是包括肺部在內(nèi)的許多器官的粘液含水較少，從而導(dǎo)致粘液堆積和器官衰竭。利用這種新的堿基編輯技術(shù)就可檢測和修復(fù)CFTR基因中的突變，同時(shí)不會對基因組造成進(jìn)一步的破壞?！?/span>

即使這項(xiàng)新研究表明這種新的CRISPR工具在實(shí)驗(yàn)室中是有效的，但這并不意味著患者已經(jīng)可以從中受益。Eyleen，“這項(xiàng)研究代表著在患者疾病基因修復(fù)方面邁出了一大步。但是，仍然存在的一個(gè)大問題是如何將CRISPR酶遞送到患者的靶器官中。囊性纖維化也可能不是最適合用CRISPR進(jìn)行治療的疾病，這是因?yàn)樵S多器官都受到這種疾病的影響。

目前，CRISPR基因編輯的首個(gè)醫(yī)學(xué)應(yīng)用在影響單個(gè)器官或組織的疾病（如鐮狀細(xì)胞性貧血）中顯示出令人印象深刻的臨床效果。在堿基編輯器應(yīng)用于臨床之前還需開展進(jìn)一步的研究。不過，部分上由于這項(xiàng)新的研究，首批臨床應(yīng)用可能會在未來五年內(nèi)出現(xiàn)。