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CRISPR/ Cas9已經作為基因組編輯工具被用於各種各樣的研究,比如將HIV從人類基因組切下,以及在靈長類動物中關閉基因的表達。現在,科學家們又通過CRISPR/Cas9在人類細胞系中,改寫了一個引起β-地中海貧血(β-thalassemia)的突變基因,這一成果於八月五日發表在Genome Research雜誌上。
「這是通過基因組編輯校正致病突變的重要一步,」哈佛醫學院和波士頓兒童醫院的Paul Schmidt評論道(未參與這項研究)。不過他補充道,將這一技術真正用於臨床還需要克服不少問題。
β-地中海貧血是由HBB基因突變引起的,會造成嚴重的血紅蛋白缺乏。據估計,全世界每十萬人中有一人受到這種疾病的影響。β-地中海貧血患者需要接受輸血,但頻繁輸血會導致鐵過載,這種併發症也需要進行治療。一些研究者正在開發相應的基因療法,但目前還沒有能夠治癒β-地中海貧血的辦法。
加州大學舊金山分校的簡悅威(Yuet Wai Kan)教授及其同事,嘗試用CRISPR改寫這種疾病的突變基因。他們先將β-地中海貧血患者的皮膚細胞(成纖維細胞)誘導成為iPSC。然後利用CRISPR/Cas9技術,將校正DNA序列引到HBB的突變位點,切割雙鏈DNA。這時,細胞自身會通過同源重組用正確的核苷酸序列修正DNA。
簡悅威教授早年畢業於香港大學,在香港中文大學獲得博士學位後就前往美國哈佛大學擔任助理教授,之後來到舊金山加州大學,成為了加州大學醫學院教授以及霍華德休斯醫學院實驗組組長。他所獲得的榮譽有很多,除了美國國家科學院院士和英國皇家科學院院士之外,他也是中國科學院外籍院士(中科院第一位外籍院士),2004年還由於其在DNA多態性的發現應用方面的貢獻獲得,被譽為東方諾貝爾獎的邵逸夫醫學獎(The Shaw Prize)。
在這項研究中,研究人員將CRISPR/Cas9與轉座子piggyBac結合了起來。「同源重組發生之後,我們可以用轉座酶去除piggyBac轉座子,」簡悅威教授說。
喬治亞理工學院的T.J. Cradick認為,這項研究最令人興奮之處在於,CRISPR技術與piggyBac系統的結合可以在iPSC中實現無痕基因校正。
研究顯示,校正HBB突變之後的iPSC沒有檢測到脫靶效應,細胞保持著完全的多能性,核型也很正常。隨後,研究人員將這些iPSC分化為成紅血細胞(紅細胞前體),結果細胞的HBB表達得以恢復。不過,要將基因組編輯真正用於臨床治療β-地中海貧血,還需要進行大量的工作。(原文標題:著名華人院士CRISPR改寫致病突變)
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