研究人员利用基因编辑来纠正培养的人干细胞中的囊性纤维化
汉斯·克莱弗斯(Hubrecht研究所)研究人员纠正了导致培养的人干细胞囊性纤维化的突变。在其他研究所的共同合作下,他们使用了一种名为"初级编辑"的技术,用健康的片段代替了"错误"的DNA片段。该研究首次证明了这项技术确实有效,并且可以安全地应用于人类干细胞以纠正囊性纤维化。
囊性纤维化(CF)是世界范围内最常见的遗传病之一,对患者造成严重后果。肺部、咽喉和肠道中的黏液是粘稠的,这会导致器官堵塞。虽然治疗可以稀释粘液和预防炎症,但CF现在还不能治愈。然而,Hubrecht研究所进行的这项研究现在提供了新的希望。
校正CF突变
研究人员成功地纠正了导致人类肠道器官CF的突变。这些器官,也称为微型器官,是模仿CF患者肠道功能的微小三维结构。它们以前是由同一研究小组从CF患者的干细胞中开发出来的,并储存在研究所的一个生物库中。这项研究,使用了一种名为"初级编辑"的技术,将导致CF的变异DNA片段替换为这些细胞器中健康的DNA片段。
比CRISPR/Cas9安全
"最初编辑"是一个更新版本的基因编辑技术CRISPR/Cas9。CRISPR/Cas9在校正DNA之前先切割DNA。虽然这纠正了变异的DNA片段,但它也会在基因组的其他区域造成损害。"在我们的研究中,主要编辑被证明是一种比传统的CRISPR/Cas9更安全的技术。它可以构建一个新的DNA片段,而不会对DNA的其他部分造成损害。这使得这项技术更有希望应用于病人。"
Maarten Geurts,第一作者
引起CF的突变位于CFTR通道中,CFTR通道存在于包括肺在内的各种器官的细胞中。由于突变,通道不能正常工作,使得覆盖细胞的粘液层水太少:黏液变得粘稠。一种叫做Forskolin物质的加入,会导致健康的细胞器肿胀,但这种情况不会发生在CFTR通道突变的细胞器中。Geurts解释说:"我们对突变进行了初步的编辑,之后经过处理的细胞器表现出与健康器官相同的反应:它们变得肿胀。这为我们提供了证据,证明我们的技术有效,并取代了变异的DNA。"
研究人员已经表明,导致CF的突变可以被安全地纠正,临床上的应用也就更近了一步。CRISPR/Cas9的新变体,如"原始编辑",可以安全地纠正突变,而不会对DNA的其他区域造成损害。这有望使我们今后能够治愈甚至预防遗传病。"但在此之前,研究人员仍面临一些挑战。例如,这项技术仍需用于人类的安全使用。"但这是在临床上成功应用初级编辑的一大步,"Geurts总结道。
更多资料:Geurts, M.H., et al. (2021) Evaluating CRISPR-based Prime Editing for cancer modeling and CFTR repair in organoids. Life Science Alliance. doi.org/10.26508/lsa.202000940.
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