直到最近，CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)才能用于操縱DNA。在2016年的一項(xiàng)研究中，加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院的研究人員利用一種稱為RNA靶向Cas9(RCas9)的方法重新利用該技術(shù)追蹤活細(xì)胞中的RNA。在8月10日發(fā)表于Cell的一項(xiàng)新研究中，研究小組更進(jìn)一步研究RCas9：他們利用該技術(shù)糾正導(dǎo)致微衛(wèi)星重復(fù)擴(kuò)增疾病的分子錯(cuò)誤，其中包括1型和2型肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良，這是最常見(jiàn)的遺傳性疾病。 ALS和亨廷頓氏病。

“這很令人興奮，因?yàn)槲覀儾粌H針對(duì)目前尚無(wú)延遲進(jìn)展的疾病的根本原因，而且我們重新設(shè)計(jì)了CRISPR-Cas9系統(tǒng)，以便將其傳遞給特定組織。通過(guò)病毒載體，“資深作者Gene Yeo博士說(shuō)，加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院細(xì)胞與分子醫(yī)學(xué)教授。

雖然DNA就像建筑師的細(xì)胞藍(lán)圖，但RNA是工程師對(duì)藍(lán)圖的解釋。在生命的中心法則中，在細(xì)胞核中編碼的基因被轉(zhuǎn)錄成RNA，RNA將信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中，在細(xì)胞質(zhì)中它們被翻譯成蛋白質(zhì)。

微衛(wèi)星重復(fù)擴(kuò)增疾病的產(chǎn)生是因?yàn)镽NA序列中存在對(duì)細(xì)胞有毒的錯(cuò)誤重復(fù)，部分原因是它們阻止了關(guān)鍵蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。這些重復(fù)的RNAs積聚在細(xì)胞的細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中，形成密集的結(jié)，稱為焦點(diǎn)。

在這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究中，Yeo的團(tuán)隊(duì)使用RCas9來(lái)消除與患者來(lái)源細(xì)胞中的微衛(wèi)星重復(fù)擴(kuò)增疾病相關(guān)的引起問(wèn)題的RNA以及實(shí)驗(yàn)室中疾病的細(xì)胞模型。

通常，CRISPR-Cas9的工作方式如下：研究人員設(shè)計(jì)了一種“指導(dǎo)”RNA，以匹配特定靶基因的序列。RNA將Cas9酶引導(dǎo)至基因組中的所需位點(diǎn)，在此處切割DNA。細(xì)胞不精確地修復(fù)DNA斷裂，從而使基因失活，或者研究人員用修正版本的基因替換切口附近的切片。RCas9的作用相似，但指導(dǎo)RNA將Cas9指向RNA分子而不是DNA。

研究人員在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試了新的RCas9系統(tǒng)對(duì)微衛(wèi)星重復(fù)擴(kuò)增疾病RNA的影響。RCas9消除了95%或更多與1型和2型肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良相關(guān)的RNA病灶，一種ALS和亨廷頓氏病。該方法還消除了在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良患者細(xì)胞中95%的異常重復(fù)RNA。

成功的另一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)集中在MBNL1上，MBNL1是一種通常與RNA結(jié)合的蛋白質(zhì)，但是在1型肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良的RNA病灶中與數(shù)百個(gè)天然RNA靶標(biāo)隔離開(kāi)來(lái)。當(dāng)研究人員應(yīng)用RCas9時(shí)，它們逆轉(zhuǎn)了93%的這些功能失調(diào)的RNA患者肌肉細(xì)胞中的靶標(biāo)，細(xì)胞最終與健康對(duì)照細(xì)胞相似。

Yeo解釋說(shuō)，雖然這項(xiàng)研究提供了該方法在實(shí)驗(yàn)室中起作用的初步證據(jù)，但在對(duì)患者進(jìn)行RCas9檢測(cè)之前還有很長(zhǎng)的路要走。

一個(gè)瓶頸是將RCas9有效遞送至患者細(xì)胞。非感染性腺相關(guān)病毒通常用于基因治療，但它們太小而不能將Cas9保持在靶DNA上。Yeo的團(tuán)隊(duì)通過(guò)刪除DNA切割所必需的蛋白質(zhì)區(qū)域來(lái)制作較小版本的Cas9，但是對(duì)于結(jié)合RNA是不必要的。

“我們還不知道的主要問(wèn)題是，向細(xì)胞提供RCas9的病毒載體是否會(huì)導(dǎo)致免疫反應(yīng)，”他說(shuō)。“在此之前，我們需要在動(dòng)物模型中進(jìn)行測(cè)試，確定潛在的毒性并評(píng)估長(zhǎng)期暴露。”

為此，Yeo及其同事啟動(dòng)了一家名為L(zhǎng)ocana的衍生公司，以處理將RCas9從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到診所所需的臨床前步驟，用于基于RNA的疾病，例如微衛(wèi)星重復(fù)擴(kuò)增引起的疾病。

“我們對(duì)這項(xiàng)工作感到非常興奮，因?yàn)槲覀儾粌H為CRISPR-Cas9定義了一種新的潛在治療機(jī)制，我們還展示了它如何用于治療沒(méi)有成功治療方案的整類疾病，”David Nelles說(shuō)。 ，博士，該研究的共同第一作者，Ranjan Batra博士，他們都是Yeo實(shí)驗(yàn)室的博士后研究人員。

“基因組中不同位置的微衛(wèi)星擴(kuò)增導(dǎo)致20多種遺傳性疾病，”Batra說(shuō)。“我們對(duì)RCas9系統(tǒng)進(jìn)行編程以針對(duì)不同重復(fù)進(jìn)行編程的能力，以及脫靶效應(yīng)的低風(fēng)險(xiǎn)，是其主要優(yōu)勢(shì)。”