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一种用于基因组编辑活生物体中广泛突变的新技术

LA JOLLA - (2019年8月23日)编辑生物体内基因的能力提供了治疗过多遗传性疾病的机会。然而,许多类型的基因编辑工具不能靶向DNA的关键区域,并且由于活组织包含不同类型的细胞,因此创建这样的技术是困难的。

现在,Salk研究所的研究人员开发了一种新工具 - 称为SATI - 来编辑小鼠基因组,使该团队能够针对广泛的突变和细胞类型进行定位。新的基因组编辑技术,在2019年8月23日的细胞研究中描述,可以扩展用于广泛的基因突变条件,如亨廷顿氏病和罕见的早衰综合征,早衰。

“这项研究表明,SATI是一种强大的基因组编辑工具,”Salk基因表达实验室教授,该论文的高级作者Juan Carlos Izpisua Belmonte说。“它可能有助于开发有效的靶基因替代许多不同类型突变的策略,并为使用基因组编辑工具可能治愈多种遗传疾病打开了大门。”

修饰DNA的技术 - 特别是CRISPR-Cas9系统 - 通常使用细胞的正常DNA修复机制在分裂细胞(例如皮肤或肠道中的细胞)方面最有效。Izpisua Belmonte实验室此前表明,他们的基于CRISPR / Cas9的基因编辑技术,称为HITI(用于同源性无关的靶向整合),可以靶向分裂和非分裂细胞。蛋白质编码区的功能类似于制作蛋白质的配方,而称为非编码区域的区域则充当决定要制作多少食物的厨师。这些非编码区构成绝大多数DNA(约98%)并调节许多细胞功能,包括关闭和打开基因,因此可能成为未来基因治疗的有价值目标。

“我们试图创造一种多功能工具来靶向DNA的这些非编码区域,这些区域不会影响基因的功能,并能够靶向广泛的突变和细胞类型,”Mako Yamamoto说道,该论文的第一作者和Izpisua Belmonte实验室的博士后研究员。“作为一个概念验证,我们专注于一个由使用现有基因组编辑工具难以修复的突变引起的过早衰老的小鼠模型。”

新的基因敲入方法,科学家称之为SATI(细胞间线性单一同源臂供体介导的内含子靶向整合的简称)是先前HITI方法的进步,使其能够靶向基因组的其他区域。SATI通过在突变位点之前将有问题基因的正常拷贝插入DNA的非编码区来起作用。然后,这种新基因通过几种DNA修复途径中的一种与旧基因一起整合到基因组中,从而减轻了有机体对原始突变基因的有害影响,而没有完全替代它所带来的损害风险。

科学家在患有早衰的活小鼠中测试了SATI技术,这是由LMNA基因突变引起的。具有早衰的人和小鼠都显示出由于称为progerin的蛋白质的积累而过早衰老,心脏功能障碍和显着缩短的寿命的迹象。通过使用SATI,将LMNA基因的正常拷贝插入到早老鼠中。研究人员能够观察到包括皮肤和脾脏在内的几种组织中衰老的特征减少,以及寿命的延长(与未治疗的早老鼠相比增加45%)。当翻译成人类时,寿命的类似延长将超过十年。因此,SATI系统代表了第一种体内基因校正技术,其可以靶向多种组织类型中的DNA的非编码区。

接下来,该团队旨在通过增加包含新DNA的细胞数量来提高SATI的效率。

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