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腾讯登录Nature：基因编辑新技术有望治愈基因缺陷病
| 导读 | 最近，发表在《自然》期刊上的一篇文章阐述了Salk研究所（Salk Institute）研发的一种利用CRISPR/Cas9系统的创新型基因编辑技术，可以高效地对不分裂细胞进行基因编辑，为基因缺陷疾病治疗打开了一扇全新的大门。 |
说起基因编辑技术，目前最火的就是CRISPR/Cas9系统了，从科研工具到癌症治疗，它的应用几乎可以涵盖生命科学的各个领域，不过它的应用主要是在分裂细胞中。最近，发表在《自然》期刊上的一篇文章阐述了Salk研究所（Salk Institute）研发的一种利用CRISPR/Cas9系统的创新型基因编辑技术，可以高效地对不分裂细胞进行基因编辑，为基因缺陷疾病治疗打开了一扇全新的大门。
首先，Salk团队利用CRISPR/Cas9系统对NHEJ机制进行优化，使DNA可以精确地插入到基因组的目标位置。研究者们创建了一个由核酸混合物组成的插入包，命名为“不依赖同源性的靶向整合”（homology-independent targeted integration, HITI）。然后，他们用失活的病毒将含有遗传指令的HITI插入包递送到由人胚胎干细胞分化来的神经元中，插入的基因成功地在神经元细胞中表达。接下来他们将同样的HITI插入包递送到成年小鼠大脑的视觉皮层，目标基因也成功地表达了。
初步实验的成功让他们决定尝试基因替换治疗，测试这一技术是否可以在患了基因缺陷病——Mertk基因缺陷的视网膜色素变性——而导致失明的小鼠模型中起作用。这一次，他们将含有正常Mertk基因的HITI插件包递送至3个礼拜大的小鼠眼睛中，在小鼠长到7-8个礼拜的时候，分析显示患病小鼠对光线有反应，并且一系列的测试显示小鼠的视力得到部分恢复。
这一阶段性的成果让整个研究小组都很兴奋，这说明将这一技术用于动物的基因缺陷修复是非常有希望的。
“我们现在可以利用这一技术对不分裂细胞进行基因编辑，来修复大脑、心脏和肝脏地基因缺陷基因。它让我们第一次有能力去想象治疗我们曾经无法治疗的疾病，”文章通讯作者、Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说：“我们对这一技术的发现非常兴奋，因为这是前所未有的。这是第一次我们可以对不分裂的细胞进行基因编辑，这项发现的应用将不可限量。”
位点特异性的基因整合一般是通过同源定向修复途径（homology-directed repair, HDR），不过它在不分裂细胞中并不适用。在不分裂的细胞中（特别是哺乳动物），另一种双联断裂修复机制——非同源末端连接途径（non-homologous end joining, NHEJ）——更加活跃。为了对不分裂细胞进行基因编辑，Salk团队决定从NHEJ途径开始入手。
▲HDR和NHEJ机制（图片来源：Nature Biotechnology）
首先，Salk团队利用CRISPR/Cas9系统对NHEJ机制进行优化，使DNA可以精确地插入到基因组的目标位置。研究者们创建了一个由核酸混合物组成的插入包，命名为“不依赖同源性的靶向整合”（homology-independent targeted integration, HITI）。然后，他们用失活的病毒将含有遗传指令的HITI插入包递送到由人胚胎干细胞分化来的神经元中，插入的基因成功地在神经元细胞中表达。接下来他们将同样的HITI插入包递送到成年小鼠大脑的视觉皮层，目标基因也成功地表达了。
初步实验的成功让他们决定尝试基因替换治疗，测试这一技术是否可以在患了基因缺陷病——Mertk基因缺陷的视网膜色素变性——而导致失明的小鼠模型中起作用。这一次，他们将含有正常Mertk基因的HITI插件包递送至3个礼拜大的小鼠眼睛中，在小鼠长到7-8个礼拜的时候，分析显示患病小鼠对光线有反应，并且一系列的测试显示小鼠的视力得到部分恢复。
这一阶段性的成果让整个研究小组都很兴奋，这说明将这一技术用于动物的基因缺陷修复是非常有希望的。
Salk团队的下一步计划是如何提高HITI插入包的递送效率。HITI技术的优势在于它几乎适合所有的靶向基因工程系统，所以随着这些系统的安全性和效率不断提高，HITI插入包的应用也会越来越广。
▲Salk研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte教授（图片来源：Salk官网）
“我们现在可以利用这一技术对不分裂细胞进行基因编辑，来修复大脑、心脏和肝脏地基因缺陷基因。它让我们第一次有能力去想象治疗我们曾经无法治疗的疾病，”文章通讯作者、Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说：“我们对这一技术的发现非常兴奋，因为这是前所未有的。这是第一次我们可以对不分裂的细胞进行基因编辑，这项发现的应用将不可限量。”
参考资料：
[1] In vivo genome editing via CRISPR/Cas9 mediated homology-independent targeted integration[2] New gene-editing technology partially restores vision in blind animals
（转化医学网360zhyx.com）
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