新的基因編輯策略糾正地貧突變

日期：2016-10-27 08:47:55

最近，美國耶魯大學帶領的一個研究小組，使用一種新的基因編輯策略，糾正了導致地中海貧血（一種貧血癥）的突變。研究人員說，他們的基因編輯技術在小鼠中糾正了致病突變，并減輕了小鼠的疾病。這一發現可能會促使人們研究類似的基因治療，來治療遺傳性血液病患者。相關研究結果發表在10月26日的《Nature Communications》。

基因編輯技術有治療家族遺傳性血液疾病的潛力，如地中海貧血、鐮狀細胞性貧血，但其應用在很大程度上限于實驗室內的細胞，而不是活的動物。為了能在地中海貧血小鼠中實現基因編輯，放射治療與遺傳學教授Peter M. Glazer和他的同事們開發了一種替代方法，將納米顆粒、DNA合成片段和一個簡單靜脈注射結合起來。

這個跨學科研究小組發現了來自骨髓的一種蛋白質，它具有激活干細胞的能力，干細胞是對基因編輯最敏感的細胞。他們將蛋白質與合成分子（被稱為PNAs）相結合，PNAs可模仿DNA并結合到靶基因形成三螺旋。這觸發了細胞自身的修復過程來修復致病突變。

該研究小組利用生物醫學工程教授Mark Saltzman實驗室開發的納米粒子，將PNAs運送到小鼠體內的靶突變。最后一步是使用一個靜脈注射，來傳遞基因編輯包。

研究人員發現，這項技術能夠將突變糾正到這樣一種程度，即，小鼠不再有地中海貧血的癥狀。140天后，他們測試了動物的血紅蛋白水平，發現它們是正常的。

Glazer說：“基本結果是，我們用裝滿PNAs的納米粒子，加上模板DNA和簡單的分子靜脈輸液，實現了足夠的基因編輯，來有效地治療地中海貧血小鼠。”

此外，由于研究團隊利用化學反應所產生的微小DNA片段，因此這種技術避免了其他技術的意外結果，像CRISPR一樣，當它們改變基因組時可能會引起副作用。Glazer說：“我們證明，我們有著非常低的脫靶效應。”

如果該策略在臨床研究中被證明是有效的，它就可能為地中海貧血、鐮狀細胞病和其他遺傳性血液病患者帶來新的基因療法。他說：“我們可以讓足夠多的細胞得以修正，個體再沒有患上貧血癥。我們可以實現對癥治療。”

用基因編輯糾正血液疾病，最廣為人知的當屬中山大學黃軍就帶領的人體胚胎編輯，去年他們在《Protein&Cell》雜志上發表的研究中，首次利用“不能存活”的胚胎，嘗試用CRISPR/Cas9基因編輯技術來修改一種潛在致命血液疾病——β-地中海貧血的致病基因。該研究一度引起國際學者的廣泛關注和爭議。

另外，國際上還有許多學者嘗試利用基因編輯技術來治療血液疾病。2015年5月，研究人員利用TALENs方法，在人的紅細胞中引入這個單堿基突變。改變紅細胞中DNA的單個堿基，可提高它們生產攜氧血紅蛋白的能力。這項成果發表在《Nature Communications》上，有望帶來鐮狀細胞貧血及其他血液疾病的治療。

今年6月10日，國際著名學術期刊《Journal of Biological Chemistry》在線刊登了廣州醫科大學第三附屬醫院孫筱放教授帶領的一項研究成果，該研究小組將ssODNs與CRISPR/Cas9介導的基因組編輯相結合，來特異性地靶定β-地中海貧血致病基因CD41/42 (-CTTT)突變。

2016年8月，由圣猶大兒童研究醫院的研究人員領導的一個國際科學家小組，發現了一種方法在分離自患者的血細胞中利用CRISPR基因編輯來幫助治療鐮狀細胞疾病和β地中海貧血。這項發表在《自然醫學》（Nature Medicine）雜志上的研究，為借助基因組編輯來治療常見血液疾病的一種新方法提供了原理證明。