基于CRISPR的治疗可恢复小鼠的视网膜功能

哥伦比亚大学的研究人员开发了一种新的技术，用于功能强大的基因编辑工具CRISPR，可恢复患有变性视网膜疾病色素性视网膜炎的小鼠的视网膜功能。这是研究人员首次成功地将CRISPR技术应用于一种称为显性疾病的遗传性疾病。相同的工具可能适用于数百种疾病，包括亨廷顿氏病，马凡氏综合症和角膜营养不良。他们的研究今天在线发表在美国眼科学会杂志《眼科学》上。

Stephen H.Tsang，M.D.，Ph.D.和他的同事们试图创建一个更加敏捷的CRISPR工具，以便它可以治疗更多的患者，而无论他们的遗传状况如何。曾博士称这种技术为基因组手术，因为它可以切除坏基因，并用正常的功能基因代替。曾博士说，他预计人体试验将在三年内开始。

曾博士说：“基因组手术即将到来。”“眼科将是第一种在进行其他药物治疗之前先进行基因组手术的方法。”

色素性视网膜炎是由70多个基因之一引起的一组罕见遗传性疾病。它涉及视网膜后部细胞的破裂和丢失，视网膜是眼后部的光敏组织。它通常在儿童时期发作并进展缓慢，从而影响周围的视力和夜间视力。大多数人将在成年初期失去很多视力，并在40岁时成为法律上的盲人。没有治愈方法。据估计，全球约有4,000人受到影响。

自从2012年问世以来，被称为CRISPR（聚类的规则间隔的短回文重复序列）的基因编辑技术彻底改变了科学家修饰活细胞DNA的速度和范围。科学家在工程植物（无籽番茄）到饲养动物（超瘦仔猪）的广泛应用中使用了它。但是，尽管基因组手术令人难以置信，但CRISPR可以通过简单地切除不良基因并缝制好基因，从而在不辜负人类治愈疾病的宣传之前要克服一些缺陷。

常染色体显性遗传性视网膜色素变性等疾病对研究人员提出了特殊的挑战。在常染色体显性遗传疾病中，该人仅从其父母那里遗传一个突变基因的拷贝，并在一对常染色体上遗传一个正常基因。因此，使用CRISPR的科学家面临的挑战是仅编辑突变体拷贝而不改变健康拷贝。

相反，患有常染色体隐性遗传疾病的人继承了两个拷贝的突变基因。当该基因的两个拷贝被突变时，治疗涉及一种更直接，一步一步的方法，即简单地替换缺陷基因。目前，有六家制药公司正在对色素性视网膜色素变性的隐性形式进行基因疗法。没有人正在开发一种主要形式的疗法。但这可能很快就会改变。

这是因为Tsang博士及其同事提出了一种更好的策略来治疗常染色体显性遗传疾病。它允许他们切出旧基因并用一个好的基因代替它，而不会影响其正常功能。这种所谓的“消融和替换”策略可用于开发CRISPR工具集，以用于驻留在同一基因中的所有类型的突变，并且不仅限于某种类型的突变。当多种类型的突变可导致同一疾病时，这特别有用。例如，视紫红质基因的150个突变中的任何一个均可导致色素性视网膜炎。由于Tsang博士的技术可以以不依赖突变的方式应用，因此它代表了一种更快，更便宜的策略，可以克服通过基因组手术治疗显性疾病的困难。

通常，CRISPR研究人员设计一个短序列的称为引导RNA的代码，该序列与他们想要替换的位相匹配。他们将引导RNA附加到称为Cas9的蛋白质上，一起漫游细胞核，直到找到匹配的DNA片段。Cas9解压缩DNA并推入引导RNA。然后，利用细胞的天然基因修复机制，剪掉错误的密码并哄骗细胞接受良好的密码。

曾博士没有使用一种指导RNA，而是设计了两种指导RNA来治疗由视紫红质基因变异引起的常染色体显性视网膜色素变性。视紫红质是重要的治疗靶标，因为其突变引起约30％的常染色体显性视网膜色素变性和15％的遗传性视网膜营养不良。

这项技术可以更大程度地删除永久破坏目标基因的遗传密码。曾博士发现，使用两种而不是一种的指导RNA可以将破坏坏基因的机会从30％增加到90％。他们将这种基因组手术工具与使用腺相关病毒的基因替代技术相结合，将健康版本的基因携带到视网膜中。

另一个优点是，该技术可用于非调性细胞中，这意味着它可以实现专注于非调性成体细胞（例如眼，脑或心脏细胞）的基因治疗。到现在为止，CRISPR在胶粘细胞中的应用比非荧光细胞更有效。

曾博士使用客观的视觉测试来评估治疗后的小鼠，以显示视网膜功能有显着改善。视网膜电图通常用于评估人的视网膜健康。它像检测心电图（EKG）一样，测试视网膜的健康。

先前针对视网膜疾病的CRISPR研究依靠的是一种不太客观的措施，该措施涉及评估鼠标向光源方向转动头的频率。曾博士使用视网膜电图检查显示，与未治疗的眼睛相比，治疗后的眼睛视网膜变性减慢了。

出版物：蔡一婷等，“聚类的规则间隔的短回文重复序列基因组手术，用于治疗常染色体显性视网膜色素变性”，眼科，2018年； doi：10.1016 / j.ophtha.2018.04.001