核酸研究:一種新的DNA修復(fù)方法成功修復(fù)了患者腎臟細(xì)胞中的致病基因突變

在一項(xiàng)新研究中，布里斯托爾大學(xué)和瑞典卡羅琳學(xué)院的研究人員成功修復(fù)了基因突變，導(dǎo)致遺傳性腎病虛弱，影響腎細(xì)胞中的兒童和年輕人DNA修復(fù)工具可能會(huì)導(dǎo)致治療變化。2022年7月22日，在《核酸研究》雜志上發(fā)表了相關(guān)研究成果，題目是利用單一細(xì)菌實(shí)現(xiàn)高效crisp介導(dǎo)的大DNA對(duì)接和倍增prime編輯》。

在這項(xiàng)新的研究中，這些作者描述了他們?nèi)绾螛?gòu)建一種DNA修理工具Podocin這是類(lèi)固醇抗性腎病綜合征（SRNS）一種常見(jiàn)的遺傳原因。

Podocin它是一種通常位于特定腎細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)，對(duì)腎功能至關(guān)重要。但有缺陷的足細(xì)胞素仍然留在細(xì)胞中，永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)細(xì)胞表面，最終損害足細(xì)胞。由于該病不能通過(guò)藥物治愈，因此通過(guò)基因療法進(jìn)行修復(fù)Podocin缺乏基因突變給患者帶來(lái)了希望。

人類(lèi)病毒通常用于基因修復(fù)的基因治療。這些病毒被用作攜帶基因突變的細(xì)胞的特洛伊木馬。目前占主導(dǎo)地位的系統(tǒng)包括慢性病毒（LV）、腺病毒（AV）與腺相關(guān)的病毒（AAV），它們是相對(duì)無(wú)害的病毒，容易感染人類(lèi)。然而，這些病毒都有相同的局限性，即它們的病毒殼空間有限。這反過(guò)來(lái)又限制了它們能夠運(yùn)輸?shù)呢浳锶萘浚锤咝Щ蛐迯?fù)所需的貨物容量DNA序列極大地限制了它們?cè)诨蛑委熤械膽?yīng)用。

布里斯托大學(xué)生物化學(xué)學(xué)院隨著合成生物技術(shù)的應(yīng)用Francesco Aulicino博士和Imre Berger教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)重新設(shè)計(jì)了一種對(duì)人類(lèi)無(wú)害的昆蟲(chóng)病毒，不再受到有限貨物容量的限制。

Aulicino醫(yī)生說(shuō)：桿狀病毒不同于LV、AV和AAV，它缺少一個(gè)剛性的外殼來(lái)包裹貨艙。桿狀病毒的外殼類(lèi)似于空心桿，但隨著貨物的增加而變長(zhǎng)。這意味著桿狀病毒可以提供更復(fù)雜的工具包來(lái)修復(fù)遺傳缺陷，使其比普通系統(tǒng)更通用。

首先，桿狀病毒必須有能力進(jìn)入人體細(xì)胞，但通常沒(méi)有。Aulicino醫(yī)生解釋說(shuō)：我們用蛋白質(zhì)裝飾桿狀病毒，這樣它就能有效地進(jìn)入人體細(xì)胞。這種改造后的桿狀病毒被認(rèn)為是安全的，因?yàn)樗荒茉诶ハx(chóng)中增殖，而不能在人體細(xì)胞中增殖。然后，這些作者使用他們的工程桿狀病毒比以前大得多DNA將這些片段整合到一系列人類(lèi)細(xì)胞的基因組中。

在人類(lèi)基因組中DNA這些基因編碼細(xì)胞功能所需的蛋白質(zhì)由30億個(gè)堿基對(duì)組成，形成約2.5萬(wàn)個(gè)基因。假如我們的基因中有錯(cuò)誤的堿基對(duì)，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)，使我們生病，導(dǎo)致遺傳疾病。基因治療有望從根本上修復(fù)遺傳性疾病，以糾正我們基因組的錯(cuò)誤。基因編輯方法，特別是基于CRISPR/Cas通過(guò)對(duì)堿基對(duì)的基因修復(fù)，基因編輯方法極大地促進(jìn)了該領(lǐng)域的發(fā)展。

這些作者利用基因組中攜帶錯(cuò)誤病人來(lái)源的足細(xì)胞來(lái)證明其技術(shù)的適用性。通過(guò)構(gòu)建DNA修復(fù)工具包括基于蛋白質(zhì)的分子剪刀、引導(dǎo)其核酸分子和替代缺陷基因DNA他們使用工程桿狀病毒傳遞序列Podocin同時(shí)使用基因健康復(fù)制品CRISPR/Cas以堿基對(duì)準(zhǔn)確性將其插入基因組。這可以逆轉(zhuǎn)致病表型，將足細(xì)胞素恢復(fù)到足細(xì)胞表面。

MultiMate多功能可快速組裝DNA電路，使桿狀病毒能在人類(lèi)細(xì)胞中有效傳遞。2022年核酸研究圖片，doi：10.1093/NAR/gkac587。

我們用桿狀病毒感染體外培養(yǎng)的昆蟲(chóng)細(xì)胞，產(chǎn)生重組蛋白，以研究其結(jié)構(gòu)和功能，伯杰教授解釋說(shuō)。這個(gè)叫MultiBac的方法是由Berger實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)。在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中，非常大的多蛋白質(zhì)復(fù)合物已經(jīng)成功制造出來(lái)，有許多亞單位。“MultiBac利用桿狀病毒外殼的靈活性，將會(huì)更大DNA將片段送入體外培養(yǎng)的昆蟲(chóng)細(xì)胞，引導(dǎo)它們組裝我們感興趣的蛋白質(zhì)。當(dāng)他們意識(shí)到同樣的特征可能會(huì)改變?nèi)祟?lèi)細(xì)胞的基因治療時(shí)，他們開(kāi)始試圖在這項(xiàng)新研究中建立一個(gè)新的系統(tǒng)。

Aulicino醫(yī)生補(bǔ)充說(shuō)：使用我們的系統(tǒng)的方法有很多。podocin修復(fù)，我們可以用我們的桿狀病來(lái)證實(shí)

我們可以有效地糾正基因組不同位點(diǎn)的許多錯(cuò)誤，包括毒遞系統(tǒng)和現(xiàn)有的最新編輯技術(shù)。

布里斯托大學(xué)論文共同作者M(jìn)oin Saleem教授說(shuō)，“SRNS是影響腎臟的常見(jiàn)遺傳疾病之一。SRNS腎衰竭發(fā)生在早期，導(dǎo)致生活質(zhì)量嚴(yán)重下降。

布里斯托大學(xué)論文共同作者Gavin Welsh教授總結(jié)道：這些結(jié)果非常令人鼓舞。Berger團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的新方法不僅僅是治療SRNS在這些疾病中，有效的基因修復(fù)在目前的技術(shù)中是不可行的。在臨床應(yīng)用中使用新的載體系統(tǒng)是一條漫長(zhǎng)的道路，但我們相信它所提供的優(yōu)勢(shì)使它成為一項(xiàng)值得研究的工作。(中國(guó)醫(yī)藥網(wǎng) yyyey.com）