新技術可以糾正基因變異
日期:2011-11-07 09:00:32
《自然》雜志10月12日發表的一項研究證實,科學家首次糾正了發生在患者干細胞中的人類遺傳變異,這意味著患者的特意性治療將變成現實。
由英國威康信托基金會桑格研究所和劍橋大學研究人員領導的研究小組重點研究的是與慢性肝硬化和肺氣腫有關的一個基因變異。通過尖端技術,他們正確地糾正了患者基因組的序列并去除了外源DNA,并且證明被糾正的基因工作正常。
研究人員用人類誘導多能干細胞(hlPSCs)作研究,是因為這些細胞一旦在培養皿中重新編程,它們就會變成多種組織細胞。科學家們相信,如果存在基因缺陷的患者干細胞得到糾正,把它們重新輸給患者后可以治療因原先變異而導致的疾病。要想將這一愿望變成現實,就需要有效的方法來誘導DNA、修復基因、去除外來DNA和修正一些改變。
研究人員對因α1抗胰蛋白酶基因變異而造成的缺陷進行了分析。該基因存在于肝臟中,它的作用是制作避免出現過度炎癥的蛋白。存在α1抗胰蛋白酶基因變異的患者不能正常地從肝臟中釋放這種蛋白,肝臟因而會受到損害,最終導致肝硬化和肺氣腫。這是兩種公認的肝臟和肺的遺傳性疾病,北歐的發病率約為兩千分之一。
劍橋大學過去研究證明,皮膚細胞通過干細胞重新編程有可能成為肝臟細胞。基于上述研究,研究人員成功并準確地將培養細胞中的變異α1抗胰蛋白酶基因進行了糾正。他們利用“分子剪”在準確的位置剪斷細胞的基因組,隨后通過叫轉座因子的DNA運載蛋白將正確的基因插入其中。轉座因子的序列隨后被從細胞中去除,使這些細胞轉變成了沒有任何受損DNA痕跡的肝細胞。
科學家通過試管實驗和試驗小鼠均存在正常α1抗胰蛋白酶基因這一事實證明,這些被插入的正確基因在肝細胞中存活下來。“我們開發了一個新的針對基因的系統,它可以準確地糾正患者細胞中的缺陷。”研究所原主任艾倫布蘭德利教授說。“我們這個系統除了基因糾正外不會遺留遺傳操縱的痕跡。“盡管這是剛剛起步,但如果這項技術能夠用于治療,那將會給患者帶來巨大好處。” “這項研究代表了向遺傳性肝病個性化細胞治療邁出的第一步。”英國醫學研究理事會(MRC)資深研究員盧德維克瓦利耶說。“在用于臨床之前我們還要克服很大的挑戰,但我們現在有向這一目標前進所需的手段。”
研究人員通過對干細胞進行分析發現,干細胞的基因組通常都存在著變異,原因仍然還不清楚。但研究人員可以利用最新的排序技術發現存在微小變異的細胞。研究人員最后從攜帶α1抗胰蛋白酶缺陷基因的患者中直接提取了細胞,并像以前一樣準確地糾正了變異。結果表明,這些得到糾正的細胞能產生正常的α1抗胰蛋白酶。
“由于目前除了肝移植外還無法治療此類疾病,而且因肝病的發病率明顯增加而加重了肝移植的負擔,因此迫切需要治療遺傳性和其它類型肝臟疾病方法能作為替代。”劍橋大學呼吸生物學教授大衛洛馬斯說。
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