JCI Insight:CRISPR基因编辑克服肌肉营养不良治疗障碍

2019-01-30 佚名 生物通

CRISPR基因编辑技术是治疗遗传疾病的革命性方法,然而,该工具尚未被用于有效地治疗长期慢性疾病。密苏里大学医学院Dongsheng Duan领导的研究小组确定并克服了CRISPR基因编辑中的障碍,为该技术成为一种持续治疗手段奠定了基础。

CRISPR基因编辑技术是治疗遗传疾病的革命性方法,然而,该工具尚未被用于有效地治疗长期慢性疾病。密苏里大学医学院Dongsheng Duan领导的研究小组确定并克服了CRISPR基因编辑中的障碍,为该技术成为一种持续治疗手段奠定了基础。

CRISPR基因编辑受天然抵御病毒能力启发,使研究人员通过切除和替换基因组中的突变来改变DNA序列,这种突变有可能治疗多种遗传疾病。Duan和国立卫生研究院以及杜克大学的合作者一起正在研究如何利用CRISPR治疗杜氏肌营养不良(DMD)。

DMD患儿携带一种会中断抗肌萎缩蛋白产生的基因突变,如果缺乏抗肌萎缩蛋白,肌肉细胞就会变弱最终死亡,许多患儿失去了走路、呼吸和正常心脏功能所必需的肌肉,就这样短暂的生命画上了句号。

“CRISPR从本质上切断了突变,并将基因缝合在一起,”Duan说。他是医学院分子微生物学和免疫学教授。“要做到这一点,CRISPR的分子剪刀(又称Cas9)必需知道在哪里切割,切割位置由gRNA决定。我们惊讶地发现,通过增加gRNA数量,可以将小鼠模型的治疗有效性从3个月延长到18个月。”

Duan的实验室给6周大的DMD小鼠注射CRISPR系统,他们最初采用了被许多研究人员使用的广泛策略,等量的Cas9和gRNA。虽然直接注射到肌肉中效果似乎更好,当研究团队试图长期纠正所有体内肌肉时,这种策略效果不佳。他们发现,骨骼肌中的抗肌萎缩蛋白并未恢复,心脏中也一样,换句话说,治疗不能阻止疾病发展。

进一步调查发现,gRNA标记被过度消耗了,意味着没有足够的gRNA告诉Cas9应该切哪里。于是,研究小组增加了gRNA标记数量,并重复实验,这一新策略显着增加了心脏和骨骼肌中的抗肌萎缩蛋白,18个月的观察期间,小鼠肌肉瘢痕减少,心脏功能和肌肉功能都得到了改善。

“我们的结果表明,gRNA丢失是长效CRISPR系统治疗的一个独特障碍,”Duan说。“我们相信,通过增加和优化gRNA剂量也许可以克服这一障碍,相信也适用于其他CRISPR疗法。”

他们希望新见解有助于奠定改善CRISPR基因编辑疗法的基础。

原始出处:Hakim CH, Wasala NB, Nelson CE, et al. AAV CRISPR Editing Rescues Cardiac and Muscle Function for 18 Months in Dystrophic Mice. JCI Insight. 2018 Dec 6;3(23).

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