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CRISPR来自微生物的免疫系统,这种工程编辑系统利用一种酶,能把一段作为引导工具的小 RNA 切入 DNA,就能在此处切断或做其他改变。以往研究表明,通过这些介入,CRISPR 能使基因组更有效地产生变化或突变,效率比 TALEN( 转录激活因子类感受器核酸酶 ) 等其他基因编辑技术更高。但最近研究发现,虽然 CRISPR 有许多优点,在人类癌细胞系列中,它也可能产生大量 “ 误伤目标 ”,尤其是对不希望改变的基因做修改。
据物理学家组织网 1 月6日 ( 北京时间 ) 报道,为了研究这种副作用在人类其他细胞中是否也存在,研究小组用 CRISPR 和TALEN两种系统在人类的 iPSCs 中进行实验,让它们在 iPSCs 中切下已知的基因片段,或切掉后再换上其他的。
他们用 JAK2、SERPINA1 和AAVS1基因作为模型,JAK2基因变异会导致骨髓紊乱,真性红细胞增多症 ;SERPINA1 基因变异会导致 alpha1- 抗胰蛋白酶缺乏,这是一种遗传性紊乱,会造成肺和肝脏疾病 ; 而AAVS1最近发现是人类基因组中的 “ 安全港 ”,可以插入外来基因。
通过比较发现,在这三个基因系统中,如果只是简单地切掉部分基因,CRISPR系统明显比 TALEN 更有效,产生的剪切是后者的 100 倍;而在做基因替代操作时,如替代 JAK2 和SERPINA1中的致病变异,CRISPR和 TALEN 的效率相当。
研究人员还指出,与人类癌细胞系研究不同的是,无论 CRISPR 还是 TALEN,在人类iPSCs 中同样都有着目标特异性,即只瞄准那些为它们设定的目标基因。他们还发现,CRISPR系统比 TALEN 更有优势:CRISPR可以设计成只瞄准病人体内含有变异的基因,而不影响健康基因,即只影响某个基因的一个副本。这些成果与以往的干细胞研究成果结合,使 CRISPR 成为一种有用的人类 iPSCs 基因剪辑工具,其偏离目标的风险更小。
翰 · 霍普金斯大学医学院导师叶朝辉 ( 音译 ) 说,他们的研究详细说明了如何将 CRISPR 技术用于人类 iPSCs,展现了该技术在这类细胞中的潜力。“ 干细胞技术正在迅速发展。我们认为,将iPSCs 用于人类治疗的日子已经不远。”(来源:科技日报)