利用CRISPR-SKIP跳过基因中的特定外显子，有望治疗多种遗传疾病

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Genome Biol：利用CRISPR-SKIP跳过基因中的特定外显子，有望治疗多种遗传疾病' G; f) E6 I6 H* G9 g9 C
来源：本站原创 2018-08-25 06:48
- [7 S' }8 f5 v" j5 U% X2018年8月25日/生物谷BIOON/---在哺乳动物细胞中，基因被分解成被称为外显子的片段，这些外显子散布在非编码DNA区域中。当细胞中的转录复合物将一个基因转录成RNA接着将其翻译为蛋白时，DNA序列中存在的信号表明哪些部分是外显子，哪些部分不是这个基因的一部分。细胞将从编码部分（即外显子）转录的RNA拼接在一起，得到一个连续的RNA模板，用来制造蛋白。* D9 W# f4 T& s5 k6 `. k

6 i- B( K/ B: t/ g1 d+ bCRISPR基因编辑技术通常通过在靶基因的开始处让DNA断裂来关闭基因，随后当断裂的DNA重新连接在一起时诱导突变产生。这种方法能够引起问题，比如在DNA的预期靶位点之外的位置发生断裂，断裂的DNA重新结合到不同的染色体上。3 u! t* A5 i0 G8 {3 ~0 C
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在一项新的研究中，来自美国伊利诺伊大学的研究人员对CRISPR基因编辑技术进行改进，使得当将细胞中的一个基因转录为用于蛋白制造的RNA模板时，细胞中的转录复合物能够跳过这个基因的部分区域。这种被称作CRISPR-SKIP的新技术不会导致DNA链断裂，相反仅改变靶DNA序列中的单个位点。这不仅给人们提供一种方法来清除发生突变的基因序列，而且也给人们提供一种方法来影响基因表达和调节。这种靶向编辑可能有朝一日用于治疗基因组突变引发的遗传疾病，比如杜兴氏肌肉萎缩症、亨廷顿舞蹈病或一些癌症。相关研究结果于2018年8月15日发表在Genome Biology期刊上，论文标题为“CRISPR-SKIP: programmable gene splicing with single base editors”。论文通信作者为伊利诺伊大学物理学教授Jun Song和伊利诺伊大学生物工程教授Pablo Perez-Pinera。3 x6 T3 s% v' i8 Q
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图片来自Genome Biology, doi:10.1186/s13059-018-1482-5。
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CRISPR-SKIP改变一个外显子起始处之前的单个碱基，从而导致细胞将这个外显子作为一个非编码区加以读取。当细胞将这个外显子作为一个非编码DNA片段时，它就不会出现在成熟的RNA中，因而有效地移除蛋白中它所编码的氨基酸片段。尽管跳过一个外显子导致蛋白缺失一些氨基酸，但是由此产生的截短蛋白经常保持部分或全部活性，这可能足以恢复一些遗传疾病中的功能。' d8 u: ]- |) n. f" O

# Q* D- ]% U6 ~7 u: P! z尽管也有其他的方法跳过一个外显子或者说移除一些氨基酸，但是鉴于它们不能够永久性地改变DNA，因此它们仅提供暂时的益处，而且需要在患者的一生当中反复地给药。通过利用CRISPR-SKIP对基因组DNA中的单个碱基进行编辑，这些研究人员能够永久性地清除一个外显子，因此仅单次治疗就可实现对疾病的长期校正。
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6 |. [# L# ?  t& U7 b7 D, ^这些研究人员在来自小鼠和人类的三种不同的细胞系（包括健康的细胞系和癌细胞系）中测试了CRISPR-SKIP技术，结果证实它能够用于不同类型的细胞中。他们对接受CRISPR-SKIP处理的细胞中的DNA和RNA进行测序，发现CRISPR-SKIP系统能够高效地靶向特定碱基和跳过一个外显子，并且还证实如果需要的话，能够将靶向不同位点的CRISPR-SKIP组合在一起跳过一个基因中的多个外显子。他们希望在活的动物体内测试这种技术的编辑效率，这是评估它的治疗潜力的第一步。比如，在杜兴氏肌肉萎缩症中，仅校正5%～10%的细胞就足以实现治疗的益处。利用CRISPR-SKIP，这些研究人员在他们研究过的很多细胞系中观察到校正率达到20%～30%以上。7 m2 Z& Q1 W& m4 @* E
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鉴于这些研究人员在非靶标位点上观察到一些突变，他们如今正在努力让CRISPR-SKIP变得更加高效和更加特异性。（生物谷 Bioon.com）$ X4 Y% c% T$ E: l. S) t, b; \& o

" e' h% C" C: l  D1 D参考资料：$ c1 @7 ~- Q( U  j! s! Q, N! d
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Michael Gapinske†, Alan Luu†, Jackson Winter et al. CRISPR-SKIP: programmable gene splicing with single base editors. Genome Biology, 15 August 2018, 19:107, doi:10.1186/s13059-018-1482-5.
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