Nature：基因編輯新技術(shù)有望治愈基因缺陷病

說起基因編輯技術(shù)，目前火的就是CRISPR/Cas9系統(tǒng)了，從科研工具到癌癥治療，它的應(yīng)用幾乎可以涵蓋生命科學(xué)的各個領(lǐng)域，不過它的應(yīng)用主要是在分裂細胞中。近，發(fā)表在《自然》期刊上的一篇文章闡述了Salk研究所（Salk Institute）研發(fā)的一種利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)的創(chuàng)新型基因編輯技術(shù)，可以高效地對不分裂細胞進行基因編輯，為基因缺陷疾病治療打開了一扇全新的大門。
位點特異性的基因整合一般是通過同源定向修復(fù)途徑（homology-directed repair， HDR），不過它在不分裂細胞中并不適用。在不分裂的細胞中（特別是哺乳動物），另一種雙聯(lián)斷裂修復(fù)機制——非同源末端連接途徑（non-homologous end joining， NHEJ）——更加活躍。為了對不分裂細胞進行基因編輯，Salk團隊決定從NHEJ途徑開始入手。

▲HDR和NHEJ機制（圖片來源：Nature Biotechnology）
首先，Salk團隊利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對NHEJ機制進行優(yōu)化，使DNA可以精確地插入到基因組的目標位置。研究者們創(chuàng)建了一個由核酸混合物組成的插入包，命名為“不依賴同源性的靶向整合”（homology-independent targeted integration， HITI）。然后，他們用失活的病毒將含有遺傳指令的HITI插入包遞送到由人胚胎干細胞分化來的神經(jīng)元中，插入的基因成功地在神經(jīng)元細胞中表達。接下來他們將同樣的HITI插入包遞送到成年小鼠大腦的視覺皮層，目標基因也成功地表達了。
初步實驗的成功讓他們決定嘗試基因替換治療，測試這一技術(shù)是否可以在患了基因缺陷病——Mertk基因缺陷的視網(wǎng)膜色素變性——而導(dǎo)致失明的小鼠模型中起作用。這一次，他們將含有正常Mertk基因的HITI插件包遞送至3個禮拜大的小鼠眼睛中，在小鼠長到7-8個禮拜的時候，分析顯示患病小鼠對光線有反應(yīng)，并且一系列的測試顯示小鼠的視力得到部分恢復(fù)。
這一階段性的成果讓整個研究小組都很興奮，這說明將這一技術(shù)用于動物的基因缺陷修復(fù)是非常有希望的。
Salk團隊的下一步計劃是如何提高HITI插入包的遞送效率。HITI技術(shù)的優(yōu)勢在于它幾乎適合所有的靶向基因工程系統(tǒng)，所以隨著這些系統(tǒng)的安全性和效率不斷提高，HITI插入包的應(yīng)用也會越來越廣。

▲Salk研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte教授（圖片來源：Salk官網(wǎng)）
“我們現(xiàn)在可以利用這一技術(shù)對不分裂細胞進行基因編輯，來修復(fù)大腦、心臟和肝臟地基因缺陷基因。它讓我們次有能力去想象治療我們曾經(jīng)無法治療的疾病，”文章通訊作者、Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授說：“我們對這一技術(shù)的發(fā)現(xiàn)非常興奮，因為這是前所未有的。這是次我們可以對不分裂的細胞進行基因編輯，這項發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用將不可限量。