新技術有助改善CRISPR基因療法

　　基于對人細胞中基因排布和修復方式的理解，加拿大戴爾豪斯大學醫學院病理學系副教授Graham Dellaire博士開發出一種很可能能夠讓基因療法更加有效和安全的技術。他的研究成果近期發表在Nature期刊和Nucleic Acids Research期刊上。

　　作為2015年的突破性發現，CRISPR能夠準確地靶向作用于靶DNA，并對它進行編輯，從而有潛力治療遺傳病和發現新的抗癌療法。

　　為了將CRISPR技術應用于非分裂細胞（non-dividing cell），科學家們首先必須讓它們表現得像能夠分裂的細胞。為此，他們激活一種保護DNA的被稱作同源重組的細胞過程；這種重組允許人們操縱和重排細胞中的基因，同時造成的弊端還應不可能超過帶來的益處。

　　Dellaire博士說，“人們不能夠準確地修復非分裂細胞中的基因，這是因為諸如同源重組之類的基礎途徑[在這些細胞中]未能開啟，這就不可能開展基因療法。”

　　“我的同事Daniel Durocher博士和他在西奈山醫院Lunenfeld-Tanenbaum研究所的研究小組已發現一種再次激活同源重組的方法，這是在非分裂細胞中進行基因編輯所需要的，但是他們需要一種方法來證明這一點。我們能夠提供這方面的幫助。”

　　瞄準基因靶標

　　在戴爾豪斯大學醫學院實驗室中，Dhiellaire博士利用一種熒光標記技術鑒定基因靶向（gene targeting）是否在細胞（包括那些不能分裂的細胞）中取得成功。

　　“人們曾經認為在非分裂細胞中進行精準基因編輯是不可能的。這就是為什么Durocher博士的突破性發現和我們在Nature期刊上發表的論文產生如此深刻的影響。我們不僅首次證實在非分裂細胞中進行基因編輯確實是可能的，而且我們開發出一種篩選系統從而能夠讓我們持續改進基因療法。”

　　Dellaire博士解釋道，“我們的技術可用來測量基因編輯效率。我們知道當我們操縱的細胞發出綠色熒光，而且一種漂亮的光環出現于它的細胞核周圍時，我們就成功地進行精準基因編輯。這種綠色熒光還能夠讓我們對樣品中數以萬計個細胞進行計數，我們的統計結果表明這種技術非常不錯。”

　　在此之前，CRISPR已被用于治療影響體內如造血干細胞之類的分裂細胞（dividing cell，即能夠分裂的細胞，如干細胞）群體的疾病。

　　這種新的發現將使得基因療法能夠用于治療骨骼肌系統和神經系統---它們都是由非分裂細胞組成的系統---疾病。它也可能用于抵抗某些類型的感染。

　　Dellaire博士說，“如果有人遭受諸如皰疹病毒之類的病毒的長期潛伏性感染，那么我們可能能夠利用CRISPR基因療法清除這種病毒。”

　　尋找分子

　　Dellaire博士說，“為了讓非分裂細胞變得像分裂細胞，Durocher博士采取的方法就是敲除重要的DNA修復基因。鑒于這只能在實驗室中而不能在人體內開展，我們如今一直在試圖鑒定出替代這些人工基因操縱的分子。我們希望我們能夠找到這樣的分子，從而使得基因療法有朝一日成功地用于治療諸如肌肉萎縮癥之類的疾病。”

　　尋找這些分子是全世界生物技術公司的一個活躍的研究領域。

　　Dellaire博士說,“我們的熒光標記體系是如此獨特和高效以至于我們有機會發現這些公司可能不會發現的分子。這有點像淘金熱，在合適的位點進行挖掘是非常重要的。”

　　通過與位于加拿大溫哥華的藥物研究與開發中心合作，Dellaire博士正在努力鑒定出能夠被商業化和開發為藥物的分子。

　　讓基因療法更加安全

　　20多年前，患有被稱作重癥綜合性免疫缺陷（severe combined immunodeficiency）的遺傳疾病的兒童是首批接受基因療法的人群。然而，這種基因療法導致白血病產生。

　　Dellaire博士回憶道，“這些兒童接受一種基于病毒的基因療法的治療：一種病毒被用來插入新的健康基因到DNA中以便替換他們體內缺陷的基因。這吸引了全世界；它是頭版新聞。但是將病毒隨機地插入基因組中，改變這些兒童的DNA，會導致突變產生。”

　　盡管在效率上，基于CRISPR的基因療法仍然不足夠好于基于病毒的基因療法，但是也快了。

　　在發表在Nucleic Acids Research期刊上的研究中，利用Dellaire博士開發的熒光篩選體系，他已發現小分子RS-1能夠提高基于CRISPR的基因組編輯效率3～6倍。然而，這種分子可能毒性太強而不適合用于病人體內，因此仍然需要發現新的分子。

　　Dellaire博士說，“因為利用病毒將基因插入我們的DNA中存在危險，所以我們希望我的篩選體系將有助鑒定出提高CRISPR基因編輯效率的分子。最終的目標就是替換基于病毒的基因療法，從而讓基因療法對病人更加高效、更加可靠和更加安全。”