新Cas9酶有望使基因编辑治疗人类疾病成为可能

Biodog

CRISPR基因编辑系统，已成功应用于科研过程中动物胚胎的基因编辑。但是其体系内的基因编辑酶Case9及作为靶点向导的RNA分子，却由于过大而无法转入人源细胞DNA。最近研究者对该体系进行了调整，使定向改变人类基因缺陷成为了可能。

《自然》（Nature）（Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature14299; 2015）报道了一个新的Case9酶（编码基因大小只有现在使用的四分之三），或可克服上述障碍，并使基因编辑技术治疗人类疾病成为可能。

哈佛大学化学生物学家，新Case9酶研究的主要参与者David Liu表示，目前已知上千种疾病与人类遗传改变相关，这一新技术对于通过基因编辑治疗人类疾病来说，具有极其重要的意义。

对人类进行基因编辑尚存争议，虽然没有确切证据表明有人试图对人类胚胎进行基因改造，但学者担心生殖医学科医生会在该方法被证明安全之前就试图使用该技术改变人类胚胎基因组（Nature 519, 410–411; 2015）。更为严重的是，胚胎基因组上的改变都可传递给子代细胞（Nature 519, 272; 2015）。但儿童与成年人体内的非生殖细胞不会受“代际问题”影响，故而研究者与企业期望使用CRISPR对此进行临床应用。

除却伦理带来的困扰，对人体进行基因编辑还面临着一些技术难题。与胚胎不同的是，成人体内有着数以万计的细胞及多种组织类型，目前尚且无法将CRISPR体系特定运送到机体内具有遗传缺陷的细胞中。

Intellia Thera¬peutics执行总裁，CRISPR临床应用的主要推动者Nessan Bermingham表示，虽然我们拥有最先进的基因编辑技术，但无法只将它导入到特定细胞中，这是目前亟待解决的主要技术难题。

基因治疗的研究者们常使用腺病毒（Adeno-associated virus, AAV）将外源基因导入人源细胞系中。然而目前使用的Case9编码基因相较于该病毒而言过于庞大，无法将完整的功能序列插入AAV中。

哈佛-麻省理工联合研究院（Broad Institute of MIT and Harvard）的Feng Zhang等分析了上百种细菌中超过600个Cas9编码基因，以期能找到更短的序列，从而可插入腺病毒载体中对人源细胞进行基因编辑。

最终Feng Zhang等人在金色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）中找到比现有Cas9编码基因少1000个DNA“字符”基因序列。随后研究者将该序列与“向导RNA”通过AAV转染系统定向编辑小鼠肝内的胆固醇调控基因。在一周内，有超过40%接种AAV的小鼠携带了相关改变。

与此同时，Liu还致力于将更大的Cas9及其靶向分子不通过腺病毒而直接转入人源细胞，而Bermingham则希望针对人体内不同的细胞组织类型研发特异性的转染体系。

杜克大学（Duke University）的生物医学工程师Charles Gersbach试图使用新Cas9酶在小鼠中探索治疗假肥大型肌营养不良症的方法，这或是其临床应用的开始。但Gersbach表示，现在下结论还为时过早，这是一个高速发展的领域，还有许多新方法亟待尝试。

原文检索：

Ledford H. (2015) Mini enzyme moves gene editing closer to the clinic. Nature, 520(7545):18.