在工作中观察基因编辑以开发精确疗法

威斯康星大学麦迪逊分校的工程师已经开发出了观察基因组编辑的方法 - 他们正在将这些能力用于改进基因工程技术。在国家卫生研究院颁发的五年180万美元奖金的支持下，新项目可以为遗传病的个性化治疗铺平道路。“最终，我们从这个项目中获得的知识有可能为精密医学的新临床前平台奠定基础，”威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程助理教授，该项目首席研究员Krishanu Saha说。

近年来，研究人员已经学会了如何使用一种名为CRISPR-Cas9的工具在构成生命指导手册的分子中创造特定的变化 - 这是地球上每个生物的所有单个细胞内的DNA双螺旋。“CRISPR-Cas9让研究人员能够以非常精确的方式重写基因组，”Saha说。

编辑基因组有可能纠正以前无法治愈的疾病所带来的问题 - 例如衰弱的血液病镰状细胞性贫血，致命的肺部疾病囊性纤维化，或导致失明的Leber先天性黑朦。因为这些疾病是由于DNA中众所周知的不幸引起的，所以用CRISPR-Cas9改变基因组的能力有朝一日会使这种严重的病症成为过去。

但CRISPR-Cas9并不是一个完美的编辑器。有时候工具不能很有效地运作; 其他时候，它会在意外的地方进行更改。研究人员试图通过对某些组件进行结构调整来改进CRISPR-Cas9，但目前还不清楚为什么有些组件比其他组件更好。这些障碍目前阻止大多数疗法在患者中安全使用。

CRISPR-Cas9与诊所之间的主要障碍之一是，当工具进行编辑时，细胞内实际发生的大部分内容都是神秘的。

“在理解CRISPR-Cas9的几个组分如何在人体细胞中实现基因修饰方面存在差距，”Saha说。“在我们理解为什么某些策略失败以及为什么有些策略成功之后，基因组外科手术工具的使用将受到限制。”

Saha的实验室开发了一种方法来帮助解决这个谜团。研究人员找到了一种方法来标记细胞的不同部分和CRISPR-Cas9，以便他们可以观察到基因组编辑实时发生时发生的重要变化。

研究人员将利用这些技术监测CRISPR-Cas9，因为它在培养皿中的细胞内起作用，模拟真实患者的组织。他们将利用他们在干细胞方面的专业知识制作微型模型器官，以测试不同的基因组编辑策略。

“这个项目与现状不同，”萨哈说。“一次系统地改变CRISPR-Cas9的多个组分以测试患者来源的细胞，将有助于更好地理解对基因组手术很重要的生物学过程。”

在接下来的五年中，研究人员将研究多种方法来纠正许多不同类型组织中几种遗传疾病的问题。这项工作得到了美国国立卫生研究院的一项相对较新的资助，称为最大化研究者研究奖(MIRA)。MIRA计划旨在通过提供更高的资金稳定性和更多自由进行革命性研究来提高科学生产力和创新。萨哈是全国93位有前途的年轻研究者之一，因其工作的变革潜力而被确认。