基因療法有潛力治療遺傳病，但是令科學(xué)家感到沮喪的一個(gè)主要問(wèn)題依然存在：利用健康的基因替換“不好的”基因往往只是短暫地修復(fù)。在通常情況下，健康的替代性基因僅在幾周內(nèi)發(fā)揮作用。
圖片來(lái)自CDC/G. William Gary Jr。
如今，在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)華盛頓大學(xué)圣路易斯醫(yī)學(xué)院的研究人員將基因編輯工具CRISPR/Cas9與一種失活的病毒相結(jié)合，將健康基因運(yùn)送到活的小鼠體內(nèi)的精確位置。更為重要的是，這些研究人員證實(shí)所運(yùn)送的健康基因在小鼠體內(nèi)正確地保持活性至少6個(gè)月的時(shí)間。 根據(jù)他們的說(shuō)法，這種類型的基因表達(dá)的持續(xù)時(shí)間通常為四至六周。他們?cè)诹鶄€(gè)月的時(shí)間內(nèi)結(jié)束了對(duì)小鼠的實(shí)驗(yàn)，不過(guò)他們表示，這種基因表達(dá)的持續(xù)時(shí)間相當(dāng)于這種修復(fù)能在小鼠體內(nèi)持續(xù)終生。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Gene Therapy期刊上，論文標(biāo)題為“Targeted in vivo knock-in of human alpha-1-antitrypsin cDNA using adenoviral delivery of CRISPR/Cas9”。
論文通信作者、放射腫瘤學(xué)教授David T. Curiel博士說(shuō)，“多年來(lái)，基因療法存在的一種限制是很難實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的基因表達(dá)來(lái)治療疾病。我們證實(shí)長(zhǎng)期表達(dá)α-1-抗胰蛋白酶編碼基因可治療α-1-抗胰蛋白酶缺乏癥（alpha-1-antitrypsin deficiency），其中α-1-抗胰蛋白酶缺乏癥是最常見(jiàn)的遺傳性肺氣腫形式。如今，我們正在將這種技術(shù)應(yīng)用于治療血友病。血友病是一種血液不會(huì)正確地凝固的遺傳病?！?/span>
數(shù)十年來(lái)，科學(xué)家們研究了利用病毒直接運(yùn)送基因到細(xì)胞中的潛力。盡管有人近期成功地利用病毒成功地運(yùn)送健康基因并且緩解患者的癥狀，但是人們?nèi)匀粺o(wú)法控制病毒將基因插入到細(xì)胞DNA中的位置，這會(huì)增加不想要的突變風(fēng)險(xiǎn)。
但是CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一點(diǎn)。雖然CRISPR/Cas9并不完美，但是相比于其他的基因編輯技術(shù)，它是一種精確地編輯基因組的方法，而且是用戶友好的?？茖W(xué)家告訴CRISPR/Cas9在細(xì)胞中尋找什么樣的靶DNA片段，以及利用哪種DNA序列取代它們或?qū)⒛姆NDNA序列插入到靶DNA片段所在的位置上。CRISPR/Cas9面臨的挑戰(zhàn)是將它送到體內(nèi)的正確位置。
為此，Curiel和他的團(tuán)隊(duì)將病毒運(yùn)送方法與CRISPR/Cas9相結(jié)合來(lái)克服這兩種技術(shù)的局限性。他們利用腺病毒作為運(yùn)送載體，并且利用CRISPR/Cas9作為導(dǎo)航員和編輯器，一旦CRISPR/Cas9到達(dá)靶位置上，就將想要的基因插入到不太可能導(dǎo)致問(wèn)題的基因組區(qū)域中。
Curiel說(shuō)，“我們利用CRISPR/Cas9將這種病毒靶向到被稱為安全港的基因組區(qū)域上。這些基因組區(qū)域都是沉默的DNA序列，不存在于更加活躍的DNA區(qū)域中，因而在那里，這種類型的編輯不太可能做任何有害的事情?！?/span>
為了最大限度地提高基因編輯效率和持續(xù)期限，Curiel和他的同事們利用腺病毒作為運(yùn)送載體。人們已證實(shí)作為一種能夠?qū)е缕胀ǜ忻暗牟《?，腺病毒在基因轉(zhuǎn)移方面要比其他病毒更加高效。
這項(xiàng)研究中的小鼠在實(shí)驗(yàn)期間似乎是健康的，但腺病毒的安全性問(wèn)題仍然存在著，而且CRISPR/Cas9系統(tǒng)可能引發(fā)免疫反應(yīng)的問(wèn)題也依然存在著。Curiel和他的團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步研究聯(lián)合使用腺病毒運(yùn)送和CRISPR/Cas9技術(shù)的安全性和有效性。
原始出處：
Calvin J. Stephens, Elena Kashentseva, William Everett et al. Targeted in vivo knock-in of human alpha-1-antitrypsin cDNA using adenoviral delivery of CRISPR/Cas9. Gene Therapy, Published online: 27 March 2018, doi:10.1038/s41434-018-0003-1
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