發(fā)布日期：2018-02-12
來自美國德克薩斯大學（UT）西南醫(yī)學中心的科學家近日發(fā)表研究報告稱，他們使用一種CRISPR/Cas9基因編輯技術可以糾正導致杜氏肌營養(yǎng)不良（DMD）的3000種基因突變中的大部分突變。在概念驗證研究中，Eric Olson博士及其同事使用了單切myoediting技術，成功地在源自DMD患者并攜帶一系列不同DMD基因突變的細胞中恢復了正常的抗肌萎縮蛋白（dystrophin）的生產。在3D工程心臟肌肉中，對DMD突變進行myoediting成功恢復了心肌細胞中抗肌萎縮蛋白的表達及其收縮力。
根據(jù)報道，這種新方法需要在DMD基因的特定位點上進行單切，并且可以消除針對每種DMD突變單獨開發(fā)一種基因編輯工具的必要性。Olson博士表示，這是非常重要的進步，我們希望這種技術最終能減輕攜帶廣泛類型突變的DMD患者的痛苦甚至挽救其生命。
這項研究已于近日發(fā)表于《Science Advances》，題為“Correction of Diverse Muscular Dystrophy Mutations in Human Engineered Heart Muscle by Single-Site Genome Editing（采用單點基因組編輯在人工程肌肉中糾正各種不同的DMD基因突變）”。
DMD在男性中的發(fā)病率為1/5000，該病是一種由X-連鎖的抗肌萎縮蛋白基因突變引起的遺傳病。DMD基因有260萬堿基對，是人類基因組中已知最大的基因之一，其大小和復雜結構導致了非常高的自發(fā)突變率。截至目前，已經記錄在案的DMD基因突變多達3000種，包括大的片段缺失或重復、小的片段缺失以及點突變。
Olson博士的研究小組以及其他研究團隊先前已使用CRISPR/Cas9介導的基因組編輯技術來糾正小鼠模型中的DMD基因點突變。但是，正如研究人員指出，大多數(shù)DMD患者攜帶的基因突變是一個或多個外顯子刪除突變，而只有5%-9%的DMD患者攜帶的是點突變。鑒于已在人類中鑒定出了數(shù)千種突變，一個很明顯的問題就是，如此大量的突變究竟怎么樣做才能通過CRISPR/Cas9介導的基因組編輯技術進行糾正。
事實上，大多數(shù)DMD基因突變成簇集中在基因的“熱點（hotspot）”區(qū)域（外顯子45至50，以及外顯子2至29）。這意味著，跳過位于“熱點”內或附近的12個目標外顯子（稱為top 12個外顯子）中的1個或2個并因此消除異常剪接位點，可以切實地在大約60%的DMD患者中產生一種功能性的抗肌萎縮蛋白。在這項研究中，該團隊創(chuàng)造的“myoediting”就是指通過外顯子跳躍糾正DMD基因突變。
在研究中，該研究團隊篩選了能指導Cas9酶跳過DMD基因前12個外顯子并能恢復一種具有功能性的抗肌萎縮蛋白產生的指導RNA。其目的是開發(fā)一種能對成組突變起作用的CRISPR/Cas9工具，從而跳過單個外顯子可以恢復大多數(shù)患者抗肌萎縮蛋白的表達。
在研究中，該團隊應用優(yōu)化的指導RNA，采用myoediting技術在源于DMD患者并呈現(xiàn)各種各樣DMD基因突變（包括大片段刪除、點突變、序列重復突變等）心肌細胞的誘導多能干細胞（iPSC）中，恢復了抗肌萎縮蛋白的產生。
此外，利用3DEHM進行的檢測還發(fā)現(xiàn)，利用一個單個的指導RNA來myoediting DMD基因突變也成功恢復了抗肌萎縮蛋白的表達和肌收縮力。令人欣慰的是，研究發(fā)現(xiàn)沒有必要糾正心肌模型中每個心肌細胞內抗肌萎縮蛋白的產生，而只需糾正一組心肌細胞（30%至50%）就足以挽救突變的EHM表型，使其接近正常對照水平。
目前，科學家已經提出了許多不同的治療方法，但myoediting為延長患者生命并提高生命質量提供了一個真正的希望。我們不僅發(fā)現(xiàn)了一種實用的方法來治療許多突變，還開發(fā)了一種破壞性較小的方法來跳過缺陷DNA而不是移除它們?；蚪M是高度結構化的，你不希望刪除可能是非常重要的DNA片段。
根據(jù)該研究，相同的單切CRISPR/Cas9方法也可以切實地開發(fā)用于由單基因突變導致的其他疾病的治療。然而，前提條件是靶標外顯子被移除后，靶基因必須能夠發(fā)揮功能。Olson博士指出，抗肌萎縮蛋白就像一個減震器，移除少數(shù)幾圈彈簧也是可以的。但其他蛋白質可能并不那么容易。
在2017年2月，Olson博士已創(chuàng)立了初創(chuàng)公司Exonics Therapeutics，該公司從UT西南醫(yī)學中心授權獲得了CRISPR/Cas9技術開發(fā)可用于治療DMD的藥物。之前，這家新公司已從CureDuchenne Ventures獲得了500萬美元的種子融資。
來源：新浪醫(yī)藥（微信號 sinayiyao）
