科学家让基因编辑变得更强大了

一项更高效的新型基因编辑突破
美国得克萨斯大学奥斯汀分校的科学家开发出一种更精准、更高效的基因编辑方法，可一次性纠正哺乳动物细胞中的多个致病突变。该技术还成功修复了斑马鱼胚胎中与脊柱侧凸相关的突变。
这种新方法由逆转子驱动。逆转子是最初在细菌中发现的遗传元件，能帮助细菌抵御病毒感染。研究人员如今首次将逆转子用于纠正脊椎动物的疾病相关突变，为人类疾病新基因疗法的研发带来新希望。
“现有的许多基因编辑方法只能针对一两个突变，这让很多患者无法受益，”得克萨斯大学研究生、《自然-生物技术》新论文的共同作者杰西·巴芬顿（Jesse Buffington）表示，“我的希望，也是我的动力，是开发一种更具包容性的基因编辑技术，能惠及那些可能携带更独特致病突变的人群，而利用逆转子将能把这种影响扩大到更广泛的患者群体。”
巴芬顿与得克萨斯大学分子生物科学教授伊利亚·芬克尔斯坦（Ilya Finkelstein）共同领导了这项研究，研究得到了Retronix Bio公司和韦尔奇基金会（Welch Foundation）的支持。
用健康序列替换有缺陷的DNA
这种基于逆转子的系统可以将长段有缺陷的DNA替换为健康的DNA。这意味着单个逆转子“包”有望纠正同一段DNA中的多个突变，而不是一次只针对一个特定缺陷。
“我们希望通过打造‘现成可用’的工具，一次性治愈大量患者，让基因疗法变得普及。”芬克尔斯坦说，“这将使其在经济上更具可行性，监管方面也更简单，因为只需要获得一次美国食品药品监督管理局（FDA）的批准。”
虽然逆转子此前曾用于哺乳动物细胞，但以往的尝试效率极低，仅能纠正约1.5%的靶细胞。得克萨斯大学奥斯汀分校团队的方法显著提高了效率，成功将健康DNA插入约30%的靶细胞中。研究人员认为，随着技术的发展，这一数字还能进一步提高。
另一个关键优势是，逆转子系统可以作为包裹在脂质纳米颗粒中的RNA递送到细胞内。这些纳米颗粒经过专门设计，以克服许多传统基因编辑系统面临的递送难题。
将该技术应用于囊性纤维化
研究团队目前正调整他们的方法，以治疗囊性纤维化（CF）。这是一种危及生命的疾病，由CFTR基因突变引起，会导致肺部黏液增厚积聚，引发慢性感染和长期肺部损伤。
得克萨斯大学奥斯汀分校最近获得了“艾米丽的随行人员”（Emily's Entourage）的资助，这是一个非营利组织，致力于为约10%无法从现有疗法中受益的囊性纤维化患者寻找治疗方法。研究人员已开始在模拟囊性纤维化症状的实验室模型中替换CFTR基因的缺陷区域，之后将在患者来源的气道细胞中进行研究。
“传统基因编辑技术对单个突变效果最佳，且优化成本高昂，因此基因疗法往往集中于最常见的突变，”巴芬顿说，“但导致囊性纤维化的突变有一千多种。企业为仅三人开发一种基因疗法在经济上是不可行的。而通过我们基于逆转子的方法，我们可以剪下整个缺陷区域并替换为健康区域，这能惠及更大比例的囊性纤维化患者。”
囊性纤维化基金会（Cystic Fibrosis Foundation）的另一项资助将支持针对CFTR基因中包含最常见致病突变区域的类似研究。
除巴芬顿和芬克尔斯坦外，研究团队还包括Hung-Che Kuo、Kuang Hu、You-Chiun Chang、Kamyab Javanmardi、Brittney Voigt、Yi-Ru Li、Mary E. Little、Sravan K. Devanathan、Blerta Xhemalçe和Ryan S. Gray。他们的研究为开发更具适应性、高效且能惠及复杂遗传病患者的基因疗法迈出了重要一步。