大鼠视力恢复：基因治疗潜力的一瞥

由跨越五个国家的研究人员组成的团队使用基因替代疗法来部分恢复遗传性失明大鼠的视力。

他们的方法对治疗遗传性疾病有很大希望。

为了修复大鼠的遗传缺陷，该团队包括来自沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学(KAUST)的研究人员开发了一种新方法，该方法允许他们在非分裂细胞的目标位置引入DNA。大多数成人组织和器官，如神经元和肌肉。

这种新方法建立在基因组编辑技术CRISPR-Cas9的基础之上，该技术与细菌共同构成免疫机制，使科学家能够将有效载荷指向基因组中的特定目标位置。与天然DNA修复机制相结合，这使得精确的基因组编辑在科学家的范围内得以实现。

到目前为止，这些技术主要用于敲除基因而不是在特定位置插入DNA。例如，在今年发表的一项研究中，CRISPR-Cas9用于使遗传性退行性眼病，视网膜色素变性大鼠中的一种功能失常基因失效，从而防止大鼠视网膜的降解。

一个主要的缺点是限制这些技术分裂细胞。为了克服这些局限性，该团队开发了一种称为同源独立靶向整合(HITI)的策略，该策略将定制的核酸混合物与CRISPR-Cas9结合，以利用即使在非分裂细胞中也具有活性的DNA修复机制。他们使用它来测试新技术，在培养的人类神经元中引入编码特定基因下游的绿色荧光蛋白(GFP)的DNA。

“令我们兴奋的是，几天后，我们发现了许多带有GFP的神经元!这是HITI可以在非分裂细胞中发挥作用的第一个迹象，“负责该项目的加利福尼亚Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte说。“我们立即设计了一系列实验，并使用啮齿动物模型直接在体内应用HITI。”

接下来的测试是使用HITI将GFP序列引入活小鼠的肌肉，肾脏和脑细胞中。

该团队使用不同的技术将HITI鸡尾酒递送到这些组织，包括局部和全身注射携带HITI组分的称为AAV的病毒载体。尽管效率根据组织和递送模式而变化，但所有实验都有效。“开发更有效的基因传递方法，这是一般体内基因组编辑的瓶颈，将在不久的将来提高HITI效率”，Izpisua Belmonte说。

作为最后的测试，研究人员使用HITI修复了3周龄视网膜色素变性大鼠眼内有缺陷的Mertk基因，导致失明。“我们在正确的基因组位置引入了该基因的功能性拷贝，从而修复了引起疾病的突变，”Izpisua Belmonte说。

五周后，大鼠能够检测到光线，测试表明它们已经显着恢复了视觉功能。

“这是一篇非常引人注目的论文，”北卡罗来纳大学教堂山分校基因治疗中心主任Richard Jude Samulski说，他没有参与这项研究。“这种新方法完成了人们在基因工程早期想做的事情，即将健康DNA换成突变。它让我们朝着一个我认为很多人会遵循的方向前进。“

纠正成人组织中功能丧失突变的能力具有明显的治疗吸引力，HITI也有可能推进基础和转化研究。然而，该技术仍需要改进，Izpisua Belmonte也指出其安全性需要进行研究。“HITI既有容易出错又无错误的活动，进一步了解每种活动的详细分子机制将有助于我们设计出更有效的策略，以最大限度地提高人类应用的无误差活动。”