核酸研究:一种新的DNA修复方法成功修复了患者肾脏细胞中的致病基因突变

来源：100医疗网原创2022-08-12 17:41

在一项新的研究中，来自英国布里斯托尔大学和瑞典卡罗琳学院的研究人员成功修复了基因突变，这种突变导致了一种使人虚弱的遗传性肾病，这种疾病影响了患者肾脏细胞中的儿童和年轻人，这种DNA修复工具可能会引发治疗变化。

在一项新的研究中，来自英国布里斯托尔大学和瑞典卡罗琳学院的研究人员成功修复了基因突变，这种突变导致了一种使人虚弱的遗传性肾病，这种疾病影响了患者肾脏细胞中的儿童和年轻人，这种DNA修复工具可能会引发治疗变化。相关研究成果发表在2022年7月22日的《核酸研究》杂志上，题目是高效的Crispr介导的大DNA对接和使用单一杆状病毒的多重引物编辑。

在这项新的研究中，这些作者描述了他们如何构建一种DNA修复工具来修复Podocin缺乏症，这是类固醇抗性肾病综合征(SRNS)的一种常见遗传原因。

Podocin是一种通常位于特定肾脏细胞表面的蛋白质，对肾脏功能至关重要。但有缺陷的足细胞素仍留在细胞内，永远达不到细胞表面，最终损伤足细胞。由于该疾病无法通过药物治愈，因此通过基因疗法修复导致Podocin缺乏的基因突变为患者带来了希望。

通常，人类病毒已被用于基因修复的基因治疗。这些病毒被用作特洛伊木马，进入携带基因突变的细胞。目前占主导地位的系统包括慢病毒(LV)、腺病毒(AV)和腺相关病毒(AAV)，它们是相对无害的病毒，容易感染人类。但是，这些病毒都有一个相同的局限性，那就是它们的病毒外壳空间有限。这反过来又限制了它们所能运送的货物容量，也就是高效基因修复所需的DNA序列，大大限制了它们在基因治疗中的应用范围。

随着合成生物学技术的应用，布里斯托大学生物化学学院Francesco Aulicino博士和Imre Berger教授领导的研究团队重新设计了杆状病毒，这是一种对人类无害的昆虫病毒，不再受有限的货物容量限制。

Aulicino博士表示，杆状病毒不同于LV、AV和AAV，因为它没有坚硬的外壳来包裹货舱。杆状病毒的外壳类似于空心杆，只是随着货物的增加而变长。这意味着杆状病毒可以提供一个更复杂的工具包来修复遗传缺陷，使其比常用的系统更加通用。

首先，杆状病毒必须有进入人体细胞的能力，但通常没有。Aulicino博士解释说，我们用蛋白质修饰杆状病毒，使其能够非常有效地进入人体细胞。这种经过改造的杆状病毒被认为是安全的，因为它只能在昆虫体内增殖，而不能在人体细胞内增殖。然后，这些作者使用他们的工程杆状病毒传递比以前大得多的DNA片段，并将这些片段整合到一系列人类细胞的基因组中。

人类基因组中的DNA由30亿个碱基对组成，构成了大约25，000个基因，这些基因编码细胞功能所必需的蛋白质。如果我们的基因中出现了错误的碱基对，就会产生错误的蛋白质，使我们生病，导致遗传性疾病。基因治疗有望通过纠正我们基因组中的这种错误，从根本上修复遗传性疾病。基因编辑方法，尤其是基于CRISPR/Cas的基因编辑方法，通过实现精确到碱基对的基因修复，极大地推动了该领域的发展。

这些作者使用基因组中携带致病错误的患者来源的足细胞来证明他们技术的适用性。通过构建DNA修复工具，包括基于蛋白质的分子剪刀、引导它们的核酸分子和替换缺陷基因的DNA序列，他们使用工程化的杆状病毒传递Podocin基因的健康拷贝，同时用CRISPR/Cas以碱基对准确性将其插入基因组。这可以逆转致病表型，将足细胞素恢复到足细胞表面。

MultiMate可以快速组装多功能DNA电路，以便杆状病毒可以在人类细胞中有效传递。图片来自核酸研究，2022，doi:10.1093/NAR/gkac587。

伯杰教授解释说，我们用杆状病毒感染体外培养的昆虫细胞，产生重组蛋白，以研究其结构和功能。这种被称为MultiBac的方法是由Berger实验室开发的。在世界各地的实验室中，已经成功地制造了具有多个亚单位的非常大的多蛋白质复合物。Multi利用了杆状病毒外壳的灵活性，将大的DNA片段送入体外培养的昆虫细胞中，指导它们组装我们感兴趣的蛋白质。当他们意识到同样的特征可能会改变人类细胞的基因疗法时，他们开始努力构建这项新的研究。

中描述的新系统。

Aulicino博士补充说， 有许多途径可以利用我们的系统。除了podocin修复，我们可以证实通过使用我们的杆状病毒递送系统和现有的最新编辑技术，我们可以同时有效地校正基因组不同位点上的许多错误。

论文共同作者、布里斯托大学的Moin Saleem教授说， SRNS是影响肾脏的较常见的遗传性疾病之一。SRNS的特点是在早期就出现肾衰竭，导致受影响者的生活质量严重下降。

论文共同作者、布里斯托大学的Gavin Welsh教授总结说， 这些结果是非常令人鼓舞的。Berger团队开创的这种新方法不仅对治疗SRNS有希望，而且对治疗一系列其他的肾脏遗传疾病也有希望，在这些疾病中，有效的基因修复在目前的技术中是不可行的。将新的载体系统用于临床应用是一条漫长的道路，但我们相信它所提供的优势使这是一项非常值得的研究工作。 （100医药网 100yiyao.com）

参考资料：

Francesco Aulicino et al. Highly efficient CRISPR-mediated large DNA docking and multiplexed prime editing using a single baculovirus. Nucleic Acids Research, 2022, doi:10.1093/nar/gkac587.

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