Cell子刊：巧除多余染色體

日期：2012-11-13 08:15:26

華盛頓大學(xué)的科學(xué)家們成功在源自唐氏綜合癥患者的細(xì)胞系中移除了21號(hào)染色體的多余拷貝。唐氏綜合癥患者的細(xì)胞中本含有三個(gè)拷貝的21號(hào)染色體。在新生兒中，唐氏綜合癥是最常見(jiàn)的三體綜合癥，這一疾病會(huì)導(dǎo)致心臟缺陷、智力缺陷、早老癥和癡呆、特殊白血病等等。

如果任何染色體有三份拷貝，都是一種嚴(yán)重的遺傳學(xué)異常，被稱(chēng)為三體trisomy。有研究指出，近四分之一的自然流產(chǎn)都是由于三體綜合癥造成的。除了唐氏綜合癥（21三體）以外，還有包括X染色體或Y染色體在內(nèi)的其他人類(lèi)三體綜合癥，例如Edwards綜合癥（18三體）和Patau綜合癥（13三體），這兩種疾病的新生兒死亡率都特別高。

華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院Dr. Li B. Li領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在Cell Stem Cell雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，他們用唐氏綜合癥患者的成纖維細(xì)胞生成了多能干細(xì)胞iPSC，并將TKNEO基因?qū)氲郊?xì)胞中的21號(hào)染色體上，成功去除了21號(hào)染色體的多余拷貝。

研究人員指出，不論是在臨床治療還是研究領(lǐng)域，靶向性移除人體細(xì)胞中的多余染色體都具有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然他們并不主張直接用這一技術(shù)能夠治療唐氏綜合癥，不過(guò)這一技術(shù)有望幫助人們開(kāi)發(fā)新細(xì)胞療法來(lái)治療唐氏綜合癥的一些并發(fā)癥。例如，可以用唐氏綜合癥白血病患者的細(xì)胞生成干細(xì)胞，并在體外校正這些細(xì)胞的染色體拷貝數(shù)。隨后將這些干細(xì)胞或者干細(xì)胞所形成的健康血細(xì)胞移植到患者體內(nèi)，用以治療這類(lèi)白血病。

這些經(jīng)過(guò)校正的干細(xì)胞也有助于科學(xué)家們對(duì)唐氏綜合癥相關(guān)疾病的而研究。在遺傳學(xué)上，這些經(jīng)校正的細(xì)胞與患者自身細(xì)胞是相同的，唯一的差異是缺少了多余染色體。研究人員可以進(jìn)行比對(duì)，分析兩種細(xì)胞系形成大腦神經(jīng)細(xì)胞有何異同，從而了解21三體對(duì)神經(jīng)元發(fā)育的影響，研究唐氏綜合癥中終身認(rèn)知障礙和智力衰退的形成機(jī)制。同理，還可以研究唐氏綜合癥中早老或心臟組織缺陷的相關(guān)機(jī)制。

此外，在使用干細(xì)胞的再生醫(yī)學(xué)中三體現(xiàn)象也是個(gè)重要問(wèn)題。而利用這一技術(shù)就可以修復(fù)干細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)出現(xiàn)的三體現(xiàn)象。

研究人員使用腺相關(guān)病毒作為載體，將TKNEO基因轉(zhuǎn)入染色體21的特殊位點(diǎn)（在APP基因內(nèi)）。選擇TKNEO基因的原因是，在特殊的體外培養(yǎng)基中可以進(jìn)行正向和負(fù)向選擇。當(dāng)利用培養(yǎng)條件進(jìn)行負(fù)向選擇時(shí)，細(xì)胞為了生存會(huì)自發(fā)失去含有該基因的21號(hào)染色體。