來自加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院,廣州醫(yī)科大學(xué)等處的研究人員發(fā)現(xiàn)利用CRISPR-Cas9,能修復(fù)突變的桿狀光學(xué)受體,使其功能恢復(fù)正常,這一技術(shù)成功地使兩種不同類型的患有視網(wǎng)膜退行性疾病的小鼠的視力恢復(fù)了正常。
視網(wǎng)膜退行性疾?。≧etinitis pigmentosa:RP)是一類遺傳性的視覺損傷疾病,其中存在60多個基因的突變。全世界范圍內(nèi),每4000人中就有一個人患有RP。這種桿細(xì)胞特異性的基因突變會導(dǎo)致桿狀光受體的功能失活,進(jìn)而錐狀細(xì)胞的功能也會紊亂。目前還沒有有效的針對RP的治療方案。
近期來自加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院,廣州醫(yī)科大學(xué)等處的研究人員發(fā)表了題為“Gene and mutation independent therapy via CRISPR-Cas9 mediated cellular reprogramming in rod photoreceptors”的文章,發(fā)現(xiàn)利用CRISPR-Cas9,能修復(fù)突變的桿狀光學(xué)受體,使其功能恢復(fù)正常,這一技術(shù)成功地使兩種不同類型的患有視網(wǎng)膜退行性疾病的小鼠的視力恢復(fù)了正常。
這項成果與上個月美國國立衛(wèi)生研究院眼科研究所的研究成果相呼應(yīng),后者設(shè)計了一種CRISPR單導(dǎo)向RNA(sgRNA),靶向視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)錄因子:神經(jīng)視網(wǎng)膜亮氨酸拉鏈(Neural retina leucine zipper,Nrl),Nrl能調(diào)控視網(wǎng)膜發(fā)育過程中特殊視桿細(xì)胞的命運,并維持成熟視網(wǎng)膜內(nèi)的視桿細(xì)胞。研究小組將Nrl-sgRNA和Cas9內(nèi)切核酸酶通過兩個單獨的腺相關(guān)病毒(AAV)載體,直接遞送到小鼠視網(wǎng)膜上。他們指出,這種AAV載體的優(yōu)點就是能維持非分裂細(xì)胞(例如視網(wǎng)膜細(xì)胞)中長期基因表達(dá)的能力。吳志堅發(fā)布CRISPR重要成果:AAV-CRISPR-Cas9實現(xiàn)疾病治療
在這項研究中,研究人員利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)抑制了一類關(guān)鍵基因Nrl以及下游的轉(zhuǎn)錄因子Nr2e3的活性。這種方法能夠?qū)U狀細(xì)胞分化形成錐狀細(xì)胞。文章的通訊作者之一張康(Kang Zhang)博士指出,“錐狀細(xì)胞的遺傳突變引發(fā)RP的風(fēng)險相對較低一些,因此我們的方案能夠降低RP的癥狀的發(fā)生幾率”。
RP是一種具有明顯遺傳傾向的慢性、進(jìn)行性視網(wǎng)膜色素上皮和光感受器的變性疾病,發(fā)病率大約為四千分之一,會引發(fā)視網(wǎng)膜變性,并最終導(dǎo)致失明。這種遺傳性疾病已與超過60個基因(和超過3,000個突變)相關(guān)聯(lián),因此為基因治療增加了難度,最新這項研究的結(jié)果表明,基于基因編輯的更廣泛治療方法可用于靶向視網(wǎng)膜色素變性中的多個遺傳缺陷。
在視網(wǎng)膜的眼后部組織中有兩種類型的細(xì)胞,能將光轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)給大腦,視桿光感受器能在昏暗的光線下產(chǎn)生視覺,而視錐光感受器則能在光照條件下實現(xiàn)色彩視覺和觀察。遺傳突變主要影響前者,導(dǎo)致夜盲癥,就像是視網(wǎng)膜色素變性患者看到的那樣。不過由于視桿光感受器也會為視錐光感受器提供重要的結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)支持,因此視桿光感受器障礙或死亡會導(dǎo)致視錐光感受器變性和失明。
最新研究在兩種不同的小鼠模型中試驗了上述方法。結(jié)果表明,這一方法能夠有效地將桿狀細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)殄F狀細(xì)胞,而且小鼠的視力了得到了明顯的改善。
除此之外,近期也有多項類似的結(jié)果,如去年年初,美國Cedars-Sinai醫(yī)學(xué)中心的研究人員利用CRISPR-Cas9刪除視網(wǎng)膜色素變性的遺傳突變,他們將這個系統(tǒng)注入年輕的實驗室大鼠體內(nèi),這種大鼠已被改造成模擬一種遺傳性視網(wǎng)膜色素變性,稱為常染色體顯性遺傳,這涉及到該基因的突變。單次注射后,通過視動反射測量——包括轉(zhuǎn)動頭部響應(yīng)運動不同亮度的條紋,研究人員發(fā)現(xiàn),與對照組動物相比,這些大鼠的視力變得更好。華人女學(xué)者用CRISPR技術(shù)改善遺傳性失明
之后,哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心(CUMC)等處的Stephen Tsang等人也利用一種基于CRISPR的方法來修復(fù)人類和小鼠視網(wǎng)膜色素變性相關(guān)的突變,而他們利用的是視網(wǎng)膜色素變性患者的皮膚樣品制備干細(xì)胞。由于病人來源的干細(xì)胞仍攜帶有致病基因突變,因此,該研究團(tuán)隊使用CRISPR來修復(fù)有缺陷的基因。干細(xì)胞可被轉(zhuǎn)化為健康的視網(wǎng)膜細(xì)胞,并移植到同一患者中來治療視力喪失。研究人員靶定了視網(wǎng)膜色素變性最常見的一個變體,它是由RGPR基因中一個單一錯誤引起的。RGPR的組成——其中包含許多重復(fù)和緊密結(jié)合的核苷酸對,使它成為一個很難編輯的基因。
原文標(biāo)題
Gene and mutation independent therapy via CRISPR-Cas9 mediated cellular reprogramming in rod photoreceptors
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