首次！新CRISPR可任意“編輯”非分裂細(xì)胞
中國微生物菌種查詢網(wǎng) 來源：生物探索 / 2016-11-18 08:03:16
Salk研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)基因編輯神器CRISPR的又一“魔力”。研究人員首次證實，基于CRIPSR的技術(shù)能夠?qū)NA插入到非分裂細(xì)胞（non-dividingcells）的靶向位置。此外，研究還證實，這一技術(shù)能夠部分恢復(fù)盲鼠的視覺反應(yīng)。
論文的通訊作者JuanCarlosIzpisuaBelmonte教授說：“我們感到非常興奮，因為這是之前不能做到的事情。我們首次進入了不能分裂的細(xì)胞中，且能任意修改DNA。這一發(fā)現(xiàn)可能的應(yīng)用價值是非常巨大的?！?
迄今為止，括CRISPR-Cas9系統(tǒng)在內(nèi)的DNA編輯技術(shù)一直在分裂細(xì)胞中最有效，如皮膚或腸道中的細(xì)胞。Salk研究所發(fā)明的這一新技術(shù)（簡稱Salk技術(shù)）插入新DNA到分裂細(xì)胞中的有效率是其它技術(shù)的10倍。這將使這一新技術(shù)成為研究和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常有前景的工具。但更重要的是，Salk技術(shù)首次使科學(xué)家們成功將新基因插入到了不再分裂的成人細(xì)胞的精準(zhǔn)DNA位置。這些不再分裂的細(xì)胞包括眼睛、大腦、胰腺或心臟細(xì)胞等。這項突破為這些細(xì)胞的治療應(yīng)用提供了新的可能。
如何實現(xiàn)的？
為了獲得這一結(jié)果，科學(xué)家們靶向了稱為非同源性末端接合（non-homologousend-joining，NHEJ）的DNA修復(fù)細(xì)胞通路。這一通路的作用是修復(fù)常規(guī)的DNA斷裂。他們將這一過程與已有的基因編輯技術(shù)CRISPR相結(jié)合，成功地將新的DNA插入到了非分裂細(xì)胞的精準(zhǔn)位置。
論文的共同第一作者KeiichiroSuzuki說：“利用這一NHEJ通路插入新的DNA是基因組編輯領(lǐng)域一項革命性的成果。先前沒有人這樣做過?！?
具體來說，首先，研究小組著手優(yōu)化NHEJ機制，以便與CRISPR-Cas9系統(tǒng)一起使用。他們創(chuàng)建了一個由核酸雞尾酒組成的定制插入包（insertionpackage），并稱其為同源非依賴性靶向插入（homology-independenttargetedintegration，HITI）。隨后，他們利用一種惰性病毒呈遞HITI的遺傳指令包到神經(jīng)元中。
最后，為了探索HITI用于基因替代療法的可能性，研究小組在色素性視網(wǎng)膜炎大鼠模型中測試了這一技術(shù)。這是一種遺傳性視網(wǎng)膜退化疾病，能夠?qū)е氯祟愂??？茖W(xué)家們利用HITI將Mertk基因的功能性拷貝遞送到3周齡大鼠的眼睛中。Mertk基因是患色素性視網(wǎng)膜炎時損傷的基因之一。
研究人員在大鼠8周齡時開始分析這一基因編輯過程的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗動物能夠?qū)庾鞒鲰憫?yīng)。通過一些測試表明，大鼠的視網(wǎng)膜細(xì)胞正在痊愈。
該研究的共同第一作者ReynaHernandez-Benitez說：“結(jié)果證實，我們能夠改善這些盲鼠的視力。這些初期的成果表明了這一技術(shù)的前景?！?
前景&計劃
IzpisuaBelmonte說：“現(xiàn)在，我們擁有了能夠修改非分裂細(xì)胞中DNA的技術(shù)，使得我們能夠修復(fù)大腦、心臟和肝臟中‘壞掉’的基因。這或許能夠幫助治愈一些我們從前束手無策的疾病。”
研究小組的下一步計劃是改善HITI的呈遞效率。HITI技術(shù)的“魅力”所在是，它不只是適用于CRISPR-Cas9，而是適用于任何靶向基因組工程系統(tǒng)。因此，隨著這些系統(tǒng)安全性和有效性的提高，HITI的效果也會隨之改變。
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