CRISPR Cas9基因编辑技术只能用于操纵DNA

直到最近，CRISPR-Cas9基因编辑技术只能用于操纵DNA。在2016年的一项研究中，加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院的研究人员将这种技术重新应用于追踪活细胞中RNA的方法，称为RNA靶向Cas9(RCas9)。在8月10日于Cell上发表的一项新研究中，研究小组将RCas9更进一步：他们使用该技术纠正导致微卫星重复扩增疾病的分子错误，其中包括强直性营养不良类型1和2，这是遗传的最常见形式ALS和亨廷顿舞蹈病。

“这令人兴奋，因为我们不仅针对没有当前疗法延迟进展的疾病的根本原因，而且我们以一种可行的方式对CRISPR-Cas9系统进行了重新设计，将其递送至特定组织通过病毒载体，”加州大学圣地亚哥分校医学院细胞与分子医学教授Gene Yeo博士说。

DNA就像建筑师对细胞的设计图一样，而RNA是工程师对细胞图的解释。在生命的中心教条中，细胞核中DNA编码的基因被转录为RNA，RNA将信息传递到细胞质中，在细胞质中它们被翻译成蛋白质。

微卫星重复扩增疾病的出现是因为在RNA序列中存在对细胞有毒的错误重复，部分原因是它们阻止了关键蛋白质的产生。这些重复的RNA积累在细胞核或细胞质中，形成致密的结，称为病灶。

在这项概念验证研究中，Yeo的团队使用RCas9消除了患者来源的细胞中微卫星重复扩增疾病和实验室中疾病模型的相关问题。

通常，CRISPR-Cas9的工作方式如下：研究人员设计“指导” RNA以匹配特定靶基因的序列。RNA将Cas9酶引导至基因组中的所需位点，在此处切割DNA。细胞会不精确地修复DNA断裂，从而使基因失活，或者研究人员用校正后的基因版本替换了切口附近的部分。RCas9的工作原理类似，但指导RNA将Cas9导向RNA分子而不是DNA。

研究人员在实验室中的微卫星重复扩增疾病RNA上测试了新的RCas9系统。RCas9消除了与1型和2型强直性肌营养不良有关的95%或更多的RNA病灶，这是ALS和亨廷顿氏病的一种。该方法还消除了实验室培养的肌强直性营养不良患者细胞中95%的异常重复RNA。

成功的另一项衡量指标以MBNL1为中心，该蛋白通常结合RNA，但被强直性肌营养不良1型的RNA病灶与数百个天然RNA靶隔离，当研究人员应用RCas9时，他们逆转了93%的这些功能异常的RNA。靶向于患者肌肉细胞，最终这些细胞类似于健康的对照细胞。

Yeo解释说，尽管这项研究提供了该方法在实验室中可行的初步证据，但要在患者中测试RCas9还有很长的路要走。

一个瓶颈是将RCas9有效递送至患者细胞。非感染性腺相关病毒通常用于基因治疗，但是它们太小而无法将Cas9靶向DNA。Yeo的团队通过删除DNA切割所必需但对于结合RNA所必需的蛋白质区域，制造了Cas9的较小版本。

他说：“我们还不知道的主要事情是，将RCas9传递给细胞的病毒载体是否会引发免疫反应。”“在将其用于人体之前，我们需要在动物模型中对其进行测试，确定潜在的毒性并评估长期暴露。”

为此，Yeo及其同事成立了一家名为Locana的衍生公司，以处理将RCas9从实验室转移到基于RNA的疾病(例如由微卫星重复扩增引起的疾病)到诊所的临床前步骤。

David Nelles表示：“我们对这项工作感到非常兴奋，因为我们不仅为CRISPR-Cas9定义了一种新的潜在治疗机制，而且还展示了如何将其用于治疗没有成功治疗选择的整个病症。” ，博士，该研究的第一作者与Ranjan Batra博士，都是Yeo实验室的博士后研究人员。

巴特拉说：“有20多种遗传疾病是由基因组不同位置的微卫星扩增引起的。”“我们对RCas9系统进行编程以针对不同重复序列的能力以及脱靶效应的低风险是其主要优势。”

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