划时代新型基因编辑工具问世 外媒:有望治疗近九成遗传病

2019-10-23 22:43 | 作者: 参考消息 | 标签: 基因编辑

参考消息网10月23日报道 外媒称,科学家发明了一种强大的新型分子工具,原则上可以修正绝大多数导致人类遗传疾病的变异,从而为治疗遗传病患者带来了新的希望。

据英国《卫报》网站10月21日报道,这一名为“先导编辑”(prime editing)的技术能够修复89%的已知的人体有害基因变异。目前已知有大约7.5万个有害基因变异会损坏人类基因组并导致遗传疾病,比如囊肿性纤维化、镰状细胞性贫血以及一种名为戴萨克斯症的破坏神经的疾病。

这一里程碑式的研究成果打开了基因组编辑新时代的大门,但科学家警告说,还需要进行更多研究才能够将它安全地应用于人类。除了证明其安全性之外,另一个主要障碍是如何将数量足以治疗某种疾病的这一分子机器送到需要它的细胞中。

美国麻省理工学院和哈佛大学在马萨诸塞州剑桥共同创建的布罗德研究所的刘如谦说:“这一关于先导编辑的首份报告是生命科学领域一项远大抱负的起点而不是终点,这项抱负就是能够在活细胞或有机体(包括可能患有遗传疾病的人类患者)的任何位置进行任何DNA的修改。”

比“分子剪刀”更精准

能够改写遗传密码是近年来最引人注目的科学进步之一。最常见的方法名为CRISPR-Cas9,它被比作“分子剪刀”,能够找到特定的DNA序列并将其剪成两截。这种操作使科学家能够“关闭”特定的基因,甚至能够通过向细胞提供新的DNA片段来修补切口,从而修正有害的变异。

然而,CRISPR-Cas9并不完美。它常常给细胞带来杂乱无章的编辑结果,包括被称为“插入”的多余的DNA片段,或是被称为“缺失”的丢失的遗传密码片段。当科学家对培养皿中的细胞进行操作时,问题还不那么严重,因为受到影响的细胞可以被扔掉。但是,当基因组编辑被用于改写人的肺、心脏和其他组织中存在缺陷的基因时,就需要高得多的精确度。

同样来自布罗德研究所的安德鲁·安扎隆与刘如谦一道,通过彻底改进CRISPR-Cas9而发明了先导编辑。这一新系统能够像以前一样找到目标,但它不是将DNA剪成两半,而是在上面进行切割,然后将新的DNA片段写入指定的位置。

在英国《自然》杂志上发表的文章中,两位科学家描述了他们如何以惊人的精确度对人类细胞进行了175次不同的DNA编辑。在其中一次验证中,他们修正了导致遗传性血液病镰状细胞性贫血的变异。还有一次,他们在一个导致戴萨克斯症的特定基因中删除了4个多余的DNA字母。戴萨克斯症是一种罕见的疾病,会破坏儿童的神经,通常会导致他们在5岁之前死亡。

临床应用仍需时日

在先导编辑出现之前,研究人员不可能在如此多的不同细胞类型中进行如此广泛的DNA修改,同时不留下插入、缺失和其他可能干扰被编辑的细胞运作的基因残留物。

刘如谦说:“我们可以把先导编辑看成是文字处理器,能够搜索目标DNA序列,然后用编辑过的DNA序列精准地替换它们。其可能产生的影响包括,我们将能够直接修正很大一部分导致遗传疾病的变异,还能够对农作物进行DNA修改,从而带来更加健康或更可持续的食物。”

英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所的遗传学家罗宾·洛弗尔-巴奇说,先导编辑看上去“非常令人兴奋”,将有助于探索基因的作用、建立人类遗传疾病的动物模型和改进动植物农业。他还说,由于这种技术能够带来植物体内自然发生的变化,因此至少一部分经过先导编辑的作物不应该被称为“转基因”作物。

但洛弗尔-巴奇强调,先导编辑要想用在人类身上,还有许多工作要做。他说:“正如作者们自己所指出的,这是新的方法,需要努力研发以证明它们足够安全和有效。到目前为止,作者们只对少数几种人类细胞类型进行了实验,这还远远不够。”

虽然先导编辑的效率——在某些情况下达到50%左右——对于从事基础研究的科学家来说已经足够高,但洛弗尔-巴奇怀疑这对从事活体动物研究的科学家是否有用。他说:“不过,我对这种肯定大有可为的方法感到兴奋,而且我预计我们会看到很多基于这种方法或下一代方法的应用。”

来源:参考消息

相关文章