中國學(xué)者利用“魔剪”，修復(fù)人胚胎中的致病突變
馬凡綜合征特征
撰文 | 馮水寒
責(zé)編 | 葉水送
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何為馬凡綜合征？
馬凡綜合征俗稱“蜘蛛人癥”，是遺傳性結(jié)締組織疾病。由于結(jié)締組織遍及全身，患者的心血管系統(tǒng)、骨骼、關(guān)節(jié)、眼睛、肺、皮膚、神經(jīng)系統(tǒng)等都會有問題。
馬凡綜合征屬于常染色體顯性遺傳病，由編碼結(jié)締蛋白原纖蛋白（一種對結(jié)締組織非常重要的蛋白）的FBN1基因突變造成，患病通常四肢、手指、腳趾細(xì)長不勻稱，身高明顯超出常人。
據(jù)估計，全球每5000人中就有1人患有該疾病，由于它會引起全身的問題，因此往往可能是致命的。而當(dāng)一個人患有馬凡綜合征，其后代將有50%的可能患病。中國和國際上的一些運動員也深受其擾，甚至失去了生命。
Molecular Therapy在線發(fā)表，來自Molecular Therapy
近日，廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院和上?？萍即髮W(xué)等機構(gòu)的研究人員利用BE3單堿基編輯系統(tǒng)（新型的CRISPR系統(tǒng)）這一基因編輯技術(shù)，修復(fù)了可存活的人類胚胎中的遺傳缺陷——導(dǎo)致馬凡綜合征（Marfan syndrome，MFS）的致病突變。這一研究成果在Molecular Therapy雜志上發(fā)表。
循序漸進(jìn)的突破
先前的研究已經(jīng)闡明了馬凡綜合征的致病機理，因此將FBN1基因中致病突變變?yōu)檎A基是治療馬凡綜合征可行的方式。而新型的CRISPR系統(tǒng)——BE3單堿基編輯系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)CRISPR基因編輯技術(shù)可能引發(fā)隨機插入突變和刪除突變這一缺點，實現(xiàn)精準(zhǔn)的單堿基基因編輯。
FBN1突變體體外修復(fù)，來自Molecular Therapy
基于此，研究人員首先在HEK293T細(xì)胞中構(gòu)建了FBN1突變體T7498C（現(xiàn)實中的T7498C突變患者具有典型的馬凡綜合征）。在獲得相應(yīng)的細(xì)胞模型后，研究人員利用BE3單堿基編輯系統(tǒng)對其進(jìn)行編輯修復(fù)。后續(xù)的PCR及測序結(jié)果表明，20個單克隆細(xì)胞系中，有50%（10個）發(fā)生基因編輯，其中40%（8個）為正確的基因編輯，這意味著BE3單堿基編輯系統(tǒng)在人類細(xì)胞中具有高效性和可行性。
人類胚胎FBN1基因單堿基修復(fù)，來自Molecular Therapy
隨后，研究人員在人類胚胎開展進(jìn)一步實驗。研究人員將馬凡綜合征患者的精子和健康人的卵細(xì)胞進(jìn)行體外受精，獲得可存活的人類胚胎，利用BE3單堿基編輯系統(tǒng)修改FBN1基因中的致病突變。經(jīng)過兩天的胚胎培養(yǎng)，全基因組測序結(jié)果顯示，經(jīng)編輯的18個胚胎中，有16個FBN1基因中的致病突變被成功修復(fù)，另外2個胚胎發(fā)生了預(yù)料之外的基因編輯，修復(fù)率高達(dá)88.89%。
總而言之，該研究提供了概念上的證明，揭示了單堿基基因編輯在醫(yī)療領(lǐng)域的潛力，但該技術(shù)若要成功運用到臨床上，還有大量的工作要做，還有很長的路要走。
參考資料
[1] Zeng Y, Li J, Li G, et al. Correction of the Marfan Syndrome pathogenic FBN1 mutation by base editing in human cells and heterozygous embryos. Molecular Therapy, 2018.
[2] https://phys.org/news/2018-08-chinese-team-base-genetic-disease.html
[3] wikipedia.
