修复生物体内基因的新途径

一种独特的基因编辑方法，有效地将DNA插入位于活鼠的分裂和非分裂细胞中的基因，由国际研究人员团队开发，包括来自KAUST的科学家。尽管最近在培养细胞内编辑靶基因方面取得了很大进展，但由于目前的工具效率低下，因此编辑生物体内的基因仍然难以实现。对于非分裂细胞尤其如此，其构成大多数成体组织，包括脑，胰腺，眼睛和耳朵的组织。

目前的基因编辑技术通常使用称为同源定向修复(HDR)的天然DNA修复途径来插入遗传物质。然而，该途径效率低，并且在非分裂细胞中不易获得。另一种称为非同源末端连接(NHEJ)的天然DNA修复途径在高等生物中更有效，并且在非分裂细胞中具有活性。

研究表明，NHEJ在用于关闭靶基因时容易出错，但在用于将DNA序列插入基因时非常精确。到目前为止，NHEJ尚未用于非分裂细胞中的基因插入，特别是在活体成年动物体内的组织中。

该团队开发了一种称为同源独立靶向整合(HITI)的新技术，该技术使用基因编辑工具CRISPR-Cas9在特定位置切割DNA 1。然后使用NHEJ 修复途径将新的遗传物质插入切割的DNA中。该团队发现他们的方法与其他基因编辑技术相比毫不逊色。“新技术比现有方法更有效率，”KAUST生物科学与环境科学与工程部门主任，生物科学杰出教授Pierre Magistretti说。

他们成功地使用HITI来编辑人胚胎干细胞的神经细胞中的基因。“这表明HITI可以在非分裂细胞中发挥作用，”KAUST生物科学助理教授莫莉解释说，他是该论文的共同作者。该团队随后测试了该方法在将外源基因靶向插入几种类型的培养小鼠组织(包括脑的非分裂细胞)中的功效。最后，他们使用几种递送方法在活啮齿动物中尝试了它。

最重要的是，研究人员使用HITI进行基因替代疗法治疗遗传性疾病，称为色素性视网膜炎。这种情况导致人类失明，并且是由Mertk基因突变引起的。该团队旨在通过将缺失的DNA片段的拷贝插入基因来恢复Mertk功能。测试显示局部恢复视力。“这是我们第一次有一种方法来编辑体内非分裂细胞的基因组。这可能意味着针对眼，脑和心脏疾病的革命性新疗法，”李说。