CRISPR用于纠正人类胚胎中的致病基因突变

科学家首次通过基因编辑纠正了早期人类胚胎中引起疾病​​的突变。该技术使用CRISPR-Cas9系统，在胚胎发育的最早阶段纠正了心脏病的突变，使得缺陷不会传递给后代。

这项工作于2017年8月2日在Nature上描述，是Salk研究所，俄勒冈健康与科学大学(OHSU)和韩国基础科学研究所之间的合作，可为改善体外受精(IVF)结果铺平道路。以及最终治愈由单个基因突变引起的数千种疾病中的一些疾病。

“由于干细胞技术和基因编辑方面的进步，我们终于开始解决影响数百万人的致病突变，”Salk基因表达实验室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte说道。 。“基因编辑仍然处于起步阶段，所以即使这项初步努力被认为是安全有效的，但我们仍然必须极其谨慎，最重视道德考虑。”

尽管基因编辑工具具有潜在治愈许多疾病的能力，但科学家们仍在谨慎行事，部分原因是为了避免在种系(成为卵子或精子的细胞)中引入意外的突变。Izpisua Belmonte是唯一有资格谈论基因组编辑伦理的部分原因，因为作为国家科学，工程和医学院人类基因编辑委员会的成员，他帮助撰写了2016年路线图“人类基因组编辑：科学” “道德与治理。”本研究中的研究完全符合该文件中提出的建议，并严格遵守OHSU机构审查委员会制定的指导方针以及为科学和伦理审查而设立的其他特设委员会。

肥厚型心肌病(HCM)是健康年轻运动员猝死的最常见原因，并且总体上影响约500人中的1人。它是由MYBPC3基因中的显性突变引起的，但通常不会被发现，直到为时已晚。由于具有MYBPC3基因突变体拷贝的人有50%的机会将其传递给自己的孩子，因此能够纠正胚胎中的突变不仅可以预防受影响的儿童，还可以预防他们的后代疾病。

研究人员从男性HCM捐赠的皮肤活检中产生了诱导多能干细胞，并开​​发了基于CRISPR-Cas9的基因编辑策略，该策略将特异性地靶向MYBPC3基因的突变拷贝进行修复。通过Cas9酶切割靶向突变的MYBPC3基因，通过使用合成的DNA序列或MYBPC3基因的非突变拷贝，允许供体细胞自身的DNA修复机制在下一轮细胞分裂期间修复突变。一个模板。

研究人员利用体外受精(IVF)技术，将最佳表现的基因编辑成分注入新近与供体精子受精的健康供体卵子中。然后他们以单细胞分辨率分析了早期胚胎中的所有细胞，以了解突变的修复效果。

科学家对这种方法的安全性和有效性感到惊讶。不仅高百分比的胚胎细胞被修复，而且基因校正也没有诱导任何可检测的脱靶突变和基因组不稳定性 - 基因编辑的主要问题。此外，研究人员还制定了一项强有力的策略，以确保在胚胎的所有细胞中始终如一地进行修复。(斑点修复可导致一些细胞继续携带突变。)

“即使在培养皿中培养的患者细胞的成功率很低，我们也看到基因校正在胚胎中似乎非常强大，其中MYBPC3基因的一个拷贝被突变，”Salk员工科学家Jun Wu说。该论文的第一作者之一。这部分是因为，在CRISPR-Cas9介导的酶促切割突变的基因拷贝后，胚胎开始自己的修复。令人惊讶的是，该团队没有使用提供的合成DNA模板，而是发现胚胎优先使用基因的可用健康拷贝来修复突变部分。“我们的技术通过利用早期胚胎特有的DNA修复反应成功地修复了导致疾病的基因突变”，Wu说。

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