「我們不需要添加任何糾正性的遺傳物質，相反，細胞將DNA縫合在一起，減去重複，這是基因矯正的捷徑，具有潛在的治療吸引力，」麻省大學醫學院教授Scot A. Wolfe說。
Charles P. Emerson Jr., PhD和Scot A. Wolfe, PhD
我們不需要添加任何糾正性的遺傳物質，相反，細胞將DNA縫合在一起，減去重複，這是基因矯正的捷徑，具有潛在的治療吸引力，」麻省大學醫學院教授Scot A. Wolfe說。他們利用CRISPR/Cas9和一種很少使用的DNA修復途徑來編輯和修復與微複製（microduplications）相關的特定基因突變，本質上，這種可編程的基因編輯方法克服了之前的基因校正效率低下的問題。
微複製是染色體上的變化，染色體上的小片段DNA被複製或複印。在某些基因中，這些重複可以導致所謂的「移碼突變」，即添加的核苷酸數量不能被3整除。這會改變基因轉化為有功能的蛋白質。由微複製引起的疾病多達143種，包括肌營養不良、Hermansky-Pudlak症候群和Tay-Sachs病等。
Wolfe博士是這篇Nature的聯合研究員，他是CRISPR/Cas9和其他基於可編程核酸酶基因編輯方法研究的專家。
目前，大多數技術都需要在缺陷基因處產生DNA鏈斷裂，並引入糾正性基因材料。新序列通過一種被稱為同源定向修復途徑的天然DNA修復機制被插入斷裂處。雖有臨床應用潛力，但其校正效率低下，而且還存在其他技術挑戰。
Wolfe與麻省大學醫學院肌營養不良中心主任、骨骼肌發育和肌營養不良專家Charles P. Emerson Jr教授相信有一種更直接的方法來糾正由微複製引起的疾病。他們認為，如果微同源介導的末端連接（MMEJ）途徑（而非同源定向修復途徑）能被有效的利用，它將可以去除重複序列恢復基因原本的功能序列。與其他細胞修復機制相比，MMEJ通路比較罕見，效率更低，通常導致斷裂兩側缺失，據一些人估計只執行小於10%的DNA修復。
Emerson博士具備一個良好的模型可以評估該方法的實際效果——TCAP基因微複製引起的2G型肢帶肌肉營養不良（LGMD2G）。Emerson和Wolfe實驗室利用LGMD2G患者的多能幹細胞和SpCas9核酸酶靶向TCAP基因微複製中心附近的一處DNA斷裂。正如他們所預期的那樣，MMEJ可以刪除一個微複製拷貝，有效地將DNA重新縫合了在一起，省去了突變就可以產生正常的TCAP蛋白。
「TCAP基因的微複製基因編輯的簡單性和效率都是令人驚喜的，LGMD2G目前是無法治療的，它為這種疾病提供了一個獨特的機會，我們立即就可以展開進一步研究，」Emerson說。
其他疾病呢？他們與兒科副教授Christian Mueller博士合作，又證明了MMEJ核酸酶基因編輯也具備潛力治療其他微複製引起的疾病，如1型Hermanksy-Pudlak症候群相關的HPS1基因。隨後，神經學助理教授Oliver King博士開發了一個計算工具來搜索人類基因組資料庫，顯著地識別了143種疾病相關的微複製。這些微複製都可以使用他們的Cas9-MMEJ方法進行治療。
從這裡出發，我們相信，基於MMEJ的治療策略的簡單性、可靠性和有效性也許能為更多目前無法治療的疾病開發基於核酸酶的基因矯正療法。
參考文獻：
Precise therapeutic gene correction by a simple nuclease-induced double-stranded break