新基因疗法可以治愈阻止心脏跳动的致命疾病

2018-02-01 序说
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科学家已经成功地编辑了人类心脏细胞中的 DNA,以纠正导致致命疾病的突变。如果这项基因编辑技术被证明是安全的,它可以永久治愈患有遗传性疾病的儿童,这些儿童在十几岁时就被被迫坐上轮椅。

本研究中的遗传疾病被称为假肥大型肌营养不良症(DMD)(或 Duchenne 型肌营养不良症),每 5000 名男性中就有一个受到这种疾病影响,导致骨骼肌逐渐萎缩,心脏逐渐衰竭。研究人员从患有该疾病的患者中获取细胞,并使用基因编辑工具 CRISPR-Cas9 来纠正多达 60% 的导致该疾病的突变。据《科学进展》杂志周三 发表 的一项研究表明,这足以让从培养皿中编辑的细胞改造而来的心脏组织再次像健康的心脏一样跳动。

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在过去几年中,科学家们一直在使用基因编辑来试图治疗或治疗各种遗传疾病,如亨特氏综合症和肥厚型心肌病等。这项新研究解决了另一个令人讨厌的疾病,提高了治愈的希望。

德克萨斯大学西南医学中心的分子生物学家 Eric Olson 表示:“在科学时代,这是一个罕见而激动人心的时刻,因为人们可以纠正人类 DNA 中可能导致破坏性疾病的错误。”

本研究中使用的基因编辑工具被称为 CRISPR-Cas9。基于细菌用于防止 DNA 病毒侵入病毒的防御机制。科学家设计了这种机制来防止小鼠完全失聪,或编辑肺癌患者的免疫细胞,帮助他们对抗这种疾病。现在,科学家正在释放另一种遗传疾病的 CRISPR。DMD 是由所谓的肌营养不良蛋白基因中超过 3,000 种不同的突变引起的,它们破坏蛋白质肌营养不良蛋白。这种蛋白质是使肌肉纤维强壮和安全免受伤害的关键。奥尔森说,DMD 患者通常在 13 岁之前必须使用轮椅,并可能在 20 岁左右的时候死亡。他表示:“这种疾病已经违背了迄今为止已经过测试的每种疗法。这是一个非常艰难的疗法。”

在这项研究中,Olson 和他的同事为 DMD 患者采集了血液样本,并创建了一种可以产生所有人体细胞类型的细胞,称为诱导多能干细胞。然后这些细胞变成心肌细胞,其具有导致 DMD 的基因突变。大多数这些基因突变在肌营养不良蛋白基因的“热点”区域中被分组在一起。所以研究人员使用 CRISPR 来纠正这些热点内或附近的缺陷 DNA 片段。Olson 称,一旦编辑,心肌细胞就能够开始产生关键肌营养不良蛋白。

研究人员还将这些心肌细胞放在一个三维支架上,以测量细胞的表现。该技术不仅可以让编辑的细胞产生蛋白质,还可以恢复肌肉功能。Olson 认为,这一点很重要,因为患有 DMD 的患者因为心脏停止收缩而死亡。研究人员认为,他们的基因编辑方法可以挽救高达 60% 的患者的肌肉功能。

Olson 表示:“我很惊讶这个方法到目前为止被证明是有效的。”这项技术已经在活体老鼠和狗身上进行了测试,并且似乎在发挥作用。Olson 说,这些小鼠一直在制造肌营养不良蛋白,看上去“非常健康”。现在,该技术已被证明在培养皿中的人细胞中也是有效的。

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1 Correction of diverse muscular dystrophy mutations in human engineered heart muscle by single-site genome editing 暂无下载

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