摘要：研究人員開發(fā)出一種改進的基因編輯方法，可以同時糾正哺乳動物細胞中的多種致病突變。
一些遺傳性疾病，例如囊性纖維化、血友病和泰-薩克斯病，涉及個體基因組中的多種突變，這些突變通常變異程度很高，即使兩個患有相同疾病的個體也可能存在不同的突變組合。這些復雜性使得開發(fā)針對這些疾病的廣泛適用的基因療法變得極具挑戰(zhàn)性。
德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員如今開發(fā)出一種改進的基因編輯方法，這種方法比其他類似方法更精確、更高效，并且可以一次性糾正哺乳動物細胞中的多種致病突變。他們還證明了該方法在糾正斑馬??魚胚胎中導致脊柱側(cè)彎的突變方面的有效性。這種新方法利用了來自細菌的遺傳元件——逆轉(zhuǎn)錄子，這種元件有助于保護微生物免受病毒感染。這是研究人員首次利用逆轉(zhuǎn)錄子糾正脊椎動物的致病突變，為人類疾病的新型基因療法帶來了希望。
“許多現(xiàn)有的基因編輯方法僅限于一兩個突變，這讓很多人無法參與，”德克薩斯大學研究生、《自然生物技術(shù)》新論文的合著者杰西·巴芬頓 (Jesse Buffington) 說道。 “我的希望，也是我的動力，是開發(fā)一種基因編輯技術(shù)，讓那些可能攜帶更多獨特致病突變的人也能參與其中，并且使用逆轉(zhuǎn)錄子 (retrons) 將能夠?qū)⑦@種影響擴展到更廣泛的患者群體。”
巴芬頓與德克薩斯大學分子生物科學教授伊利亞·芬克爾斯坦共同領(lǐng)導了這項研究，該研究得到了 Retronix Bio 和韋爾奇基金會的部分資助。
圖1 用于精準基因組編輯的逆轉(zhuǎn)錄子的發(fā)現(xiàn)與改造
由于新方法可以用健康的序列替換大量有缺陷的 DNA，因此相同的基于 retron 的包可以修復該 DNA 片段內(nèi)的任何突變組合，而不必針對任何一個人的基因。
“我們希望通過開發(fā)一次性治愈大量患者的現(xiàn)成工具，實現(xiàn)基因治療的大眾化，”芬克爾斯坦說?！斑@將使其開發(fā)在經(jīng)濟上更加可行，而且從監(jiān)管角度來看也更加簡單，因為只需要獲得FDA的一次批準?！?/div>
圖2 生物信息學逆轉(zhuǎn)錄子發(fā)現(xiàn)流程概述
其他研究人員曾利用逆轉(zhuǎn)錄子對哺乳動物細胞進行基因編輯，但這些方法效率極低。最佳方法也只能將新DNA插入約1.5%的目標細胞基因組中。而德克薩斯大學開發(fā)的方法可以將新DNA插入約30%的目標細胞中，研究人員看到了進一步提高編輯效率的潛力。
新方法的另一個好處是，它可以以包裹在脂質(zhì)納米顆粒中的RNA形式導入細胞。這些納米顆粒經(jīng)過精心設(shè)計，可以緩解其他傳統(tǒng)基因編輯器遞送方法存在的問題。
德克薩斯大學的研究團隊目前正在運用他們的方法開發(fā)囊性纖維化 (CF) 的基因療法。CF 是一種由 CFTR 基因突變引起的疾病，會導致肺部粘液增厚，引發(fā)慢性感染和進行性肺損傷。該團隊最近獲得了 Emily's Entourage 的資助，該機構(gòu)是一家非營利組織，致力于為 10% 的 CF 患者尋找治愈方法，這些人目前無法從現(xiàn)有的突變靶向療法中獲益。他們正著手研究在模擬 CF 病理的細胞中替換 CFTR 基因的缺陷部分，并最終在 CF 患者的氣道細胞中進行替換。
圖2 生物信息學逆轉(zhuǎn)錄子發(fā)現(xiàn)流程概述
“傳統(tǒng)的基因編輯技術(shù)只對單一突變有效，而且優(yōu)化成本高昂，因此基因療法往往側(cè)重于最常見的突變，”Buffington 說道?！暗谐^一千種突變可能導致囊性纖維化。對于公司來說，為三個人開發(fā)基因療法在經(jīng)濟上是不可行的。而我們基于逆轉(zhuǎn)錄病毒的方法，可以切除整個缺陷區(qū)域，并用健康區(qū)域替換，這可以惠及更大范圍的囊性纖維化患者。”
囊性纖維化基金會將提供另一筆資助，用于對 CFTR 基因中最常見的導致 CF 的突變部分進行類似的研究。
參考資料
[1] Discovery and engineering of retrons for precise genome editing
摘要：研究人員開發(fā)出一種改進的基因編輯方法，可以同時糾正哺乳動物細胞中的多種致病突變。
一些遺傳性疾病，例如囊性纖維化、血友病和泰-薩克斯病，涉及個體基因組中的多種突變，這些突變通常變異程度很高，即使兩個患有相同疾病的個體也可能存在不同的突變組合。這些復雜性使得開發(fā)針對這些疾病的廣泛適用的基因療法變得極具挑戰(zhàn)性。
德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員如今開發(fā)出一種改進的基因編輯方法，這種方法比其他類似方法更精確、更高效，并且可以一次性糾正哺乳動物細胞中的多種致病突變。他們還證明了該方法在糾正斑馬??魚胚胎中導致脊柱側(cè)彎的突變方面的有效性。這種新方法利用了來自細菌的遺傳元件——逆轉(zhuǎn)錄子，這種元件有助于保護微生物免受病毒感染。這是研究人員首次利用逆轉(zhuǎn)錄子糾正脊椎動物的致病突變，為人類疾病的新型基因療法帶來了希望。
“許多現(xiàn)有的基因編輯方法僅限于一兩個突變，這讓很多人無法參與，”德克薩斯大學研究生、《自然生物技術(shù)》新論文的合著者杰西·巴芬頓 (Jesse Buffington) 說道。 “我的希望，也是我的動力，是開發(fā)一種基因編輯技術(shù)，讓那些可能攜帶更多獨特致病突變的人也能參與其中，并且使用逆轉(zhuǎn)錄子 (retrons) 將能夠?qū)⑦@種影響擴展到更廣泛的患者群體。”
巴芬頓與德克薩斯大學分子生物科學教授伊利亞·芬克爾斯坦共同領(lǐng)導了這項研究，該研究得到了 Retronix Bio 和韋爾奇基金會的部分資助。
圖1 用于精準基因組編輯的逆轉(zhuǎn)錄子的發(fā)現(xiàn)與改造
由于新方法可以用健康的序列替換大量有缺陷的 DNA，因此相同的基于 retron 的包可以修復該 DNA 片段內(nèi)的任何突變組合，而不必針對任何一個人的基因。
“我們希望通過開發(fā)一次性治愈大量患者的現(xiàn)成工具，實現(xiàn)基因治療的大眾化，”芬克爾斯坦說?！斑@將使其開發(fā)在經(jīng)濟上更加可行，而且從監(jiān)管角度來看也更加簡單，因為只需要獲得FDA的一次批準。”
其他研究人員曾利用逆轉(zhuǎn)錄子對哺乳動物細胞進行基因編輯，但這些方法效率極低。最佳方法也只能將新DNA插入約1.5%的目標細胞基因組中。而德克薩斯大學開發(fā)的方法可以將新DNA插入約30%的目標細胞中，研究人員看到了進一步提高編輯效率的潛力。
新方法的另一個好處是，它可以以包裹在脂質(zhì)納米顆粒中的RNA形式導入細胞。這些納米顆粒經(jīng)過精心設(shè)計，可以緩解其他傳統(tǒng)基因編輯器遞送方法存在的問題。
德克薩斯大學的研究團隊目前正在運用他們的方法開發(fā)囊性纖維化 (CF) 的基因療法。CF 是一種由 CFTR 基因突變引起的疾病，會導致肺部粘液增厚，引發(fā)慢性感染和進行性肺損傷。該團隊最近獲得了 Emily's Entourage 的資助，該機構(gòu)是一家非營利組織，致力于為 10% 的 CF 患者尋找治愈方法，這些人目前無法從現(xiàn)有的突變靶向療法中獲益。他們正著手研究在模擬 CF 病理的細胞中替換 CFTR 基因的缺陷部分，并最終在 CF 患者的氣道細胞中進行替換。
圖2 生物信息學逆轉(zhuǎn)錄子發(fā)現(xiàn)流程概述
“傳統(tǒng)的基因編輯技術(shù)只對單一突變有效，而且優(yōu)化成本高昂，因此基因療法往往側(cè)重于最常見的突變，”Buffington 說道?！暗谐^一千種突變可能導致囊性纖維化。對于公司來說，為三個人開發(fā)基因療法在經(jīng)濟上是不可行的。而我們基于逆轉(zhuǎn)錄病毒的方法，可以切除整個缺陷區(qū)域，并用健康區(qū)域替換，這可以惠及更大范圍的囊性纖維化患者?！?/div>
囊性纖維化基金會將提供另一筆資助，用于對 CFTR 基因中最常見的導致 CF 的突變部分進行類似的研究。
參考資料
[1] Discovery and engineering of retrons for precise genome editing
