新的CRISPR技术跳过可能引起疾病的部分基因

丽兹·艾尔伯格（Liz Ahlberg）
对于伊利诺伊州新闻局

在一项针对细胞的新研究中，伊利诺伊大学的研究人员改编了CRISPR基因编辑技术，使该细胞的内部机械在将其转录为蛋白质构建模板时会跳过一小部分基因。这使研究人员不仅可以消除突变的基因序列，还可以影响基因表达和调节的方式。

这种有针对性的编辑有一天可能有助于治疗由基因组突变引起的遗传疾病，例如Duchenne的肌肉营养不良，亨廷顿氏病或某些癌症。

CRISPR技术通常通过在靶向基因开始时打破DNA来关闭基因，从而在DNA重新结合时诱导突变。这种方法可能会引起问题，例如，除预期靶标的其他地方的DNA破裂以及对不同染色体的DNA重新连接。

新的CRISPR-SKIP技术，在2018年8月15日发行的《杂志》基因组生物学，不会打破DNA链，而是改变靶向DNA序列中的单个点。

“鉴于传统基因编辑的问题通过破坏DNA，我们必须找到优化工具完成基因修饰的方法。这是一个很好的选择，因为我们可以在不破坏基因组DNA的情况下调节基因。新利足球18新利在线娱乐官网两者都隶属于I的Carl R. Woese基因组生物学研究所。

在哺乳动物细胞中，基因被分解为称为外显子的段，这些段散布在似乎没有任何东西的DNA区域。当细胞的机械将基因转录为RNA以翻译成蛋白质时，DNA序列中有信号，表明哪些部分是外显子，而不是基因的一部分。细胞剪接从编码部分转录的RNA，以获取一个连续的RNA模板，该模板用于制造蛋白质。

CRISPR-SKIP在外显子开始之前改变了单个基础，导致单元将其读为非编码部分。

“当细胞将外显子视为非编码DNA时，外显子不包括在成熟的RNA中，有效地从蛋白质中去除了相应的氨基酸，”生物工程研究生，论文的第一作者迈克尔·加宾斯（Michael Gapinske）说。

佩雷斯·皮内拉（Perez-Pinera）说，虽然跳过外显子会导致缺少一些氨基酸的蛋白质，但所得的截断蛋白通常保留部分或全部活性 - 这可能足以恢复某些遗传疾病的功能。伊利诺伊州医学院。

研究人员说，还有其他方法可以跳过外显子或消除氨基酸，但是由于它们没有永久改变DNA，因此仅提供临时益处，并且需要在患者一生中重复管理。

“通过使用CRISPR-SKIP编辑基因组DNA中的单个基础，我们可以永久消除外显子，因此，通过一种治疗对疾病进行了长期的校正，”物理学研究生兼联合先生的Alan Luu说。研究的作者。“如果我们需要重新打开外显子，则该过程也是可逆的。”

研究人员在健康和癌性的小鼠和人类的多个细胞系中测试了该技术。

“我们在三种不同的哺乳动物细胞系中对其进行了测试，以证明它可以应用于不同类型的细胞。我们还在癌细胞系中证明了这一点，因为我们想证明我们可以靶向致癌基因。”宋说。“我们没有使用过体内;那将是下一步。”

研究人员对经过处理的细胞进行了DNA和RNA测序，发现CRISPR-SKIP系统可以针对具有高效率的特定碱基和跳过外显子，并且还证明可以将靶向不同的CRISPR-SKIP组合在一起，以跳过一个基因中的多个外显子，如果必要的。研究人员希望测试其在活动物中的效率，这是评估其治疗潜力的第一步。

“例如，在Duchenne的肌肉营养不良中，仅纠正5％至10％的细胞就足以获得治疗益处。借助CRISPR-SKIP，我们已经在我们研究的许多细胞系中看到了超过20％以上的修改率。” Perez-Pinera说。

该小组构建了一个Web工具，允许其他研究人员搜索是否可以使用CRISPR-SKIP技术来定位外显子，同时最大程度地减少其与基因组类似地点结合的机会。

由于研究人员在脱离靶点的位置看到了一些突变，因此他们正在努力使CRISPR-SKIP更加有效和具体。

“生物学很复杂。人类基因组超过30亿。因此，在与预期区域相似的位置降落的机会并不容易忽略，并且使用任何基因编辑技术都可以意识到这一点。” Song说。“我们花了很多时间进行大量测序以寻找脱离目标突变的原因是，它可能是医疗应用的主要障碍。我们希望，基因编辑技术的未来改进将提高CRISPR-SKIP的特异性，因此我们可以开始解决一些使基因疗法无法广泛应用在诊所中的问题。”