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核酸研究:一種新的DNA修復方法成功修復了患者腎臟細胞中的致病基因突變

在一項新研究中,布里斯托爾大學和瑞典卡羅琳學院的研究人員成功修復了基因突變,導致遺傳性腎病虛弱,影響腎細胞中的兒童和年輕人DNA修復工具可能會導致治療變化。2022年7月22日,在《核酸研究》雜志上發(fā)表了相關(guān)研究成果,題目是利用單一細菌實現(xiàn)高效crisp介導的大DNA對接和倍增prime編輯》。

在這項新的研究中,這些作者描述了他們?nèi)绾螛?gòu)建一種DNA修理工具Podocin這是類固醇抗性腎病綜合征(SRNS)一種常見的遺傳原因。

Podocin它是一種通常位于特定腎細胞表面的蛋白質(zhì),對腎功能至關(guān)重要。但有缺陷的足細胞素仍然留在細胞中,永遠不會到達細胞表面,最終損害足細胞。由于該病不能通過藥物治愈,因此通過基因療法進行修復Podocin缺乏基因突變給患者帶來了希望。

人類病毒通常用于基因修復的基因治療。這些病毒被用作攜帶基因突變的細胞的特洛伊木馬。目前占主導地位的系統(tǒng)包括慢性病毒(LV)、腺病毒(AV)與腺相關(guān)的病毒(AAV),它們是相對無害的病毒,容易感染人類。然而,這些病毒都有相同的局限性,即它們的病毒殼空間有限。這反過來又限制了它們能夠運輸?shù)呢浳锶萘?,即高效基因修復所需的貨物容量DNA序列極大地限制了它們在基因治療中的應用。

布里斯托大學生物化學學院隨著合成生物技術(shù)的應用Francesco Aulicino博士和Imre Berger教授領(lǐng)導的研究團隊重新設(shè)計了一種對人類無害的昆蟲病毒,不再受到有限貨物容量的限制。

Aulicino醫(yī)生說:桿狀病毒不同于LV、AV和AAV,它缺少一個剛性的外殼來包裹貨艙。桿狀病毒的外殼類似于空心桿,但隨著貨物的增加而變長。這意味著桿狀病毒可以提供更復雜的工具包來修復遺傳缺陷,使其比普通系統(tǒng)更通用。

首先,桿狀病毒必須有能力進入人體細胞,但通常沒有。Aulicino醫(yī)生解釋說:我們用蛋白質(zhì)裝飾桿狀病毒,這樣它就能有效地進入人體細胞。這種改造后的桿狀病毒被認為是安全的,因為它只能在昆蟲中增殖,而不能在人體細胞中增殖。然后,這些作者使用他們的工程桿狀病毒比以前大得多DNA將這些片段整合到一系列人類細胞的基因組中。

在人類基因組中DNA這些基因編碼細胞功能所需的蛋白質(zhì)由30億個堿基對組成,形成約2.5萬個基因。假如我們的基因中有錯誤的堿基對,就會產(chǎn)生錯誤的蛋白質(zhì),使我們生病,導致遺傳疾病。基因治療有望從根本上修復遺傳性疾病,以糾正我們基因組的錯誤?;蚓庉嫹椒?,特別是基于CRISPR/Cas通過對堿基對的基因修復,基因編輯方法極大地促進了該領(lǐng)域的發(fā)展。

這些作者利用基因組中攜帶錯誤病人來源的足細胞來證明其技術(shù)的適用性。通過構(gòu)建DNA修復工具包括基于蛋白質(zhì)的分子剪刀、引導其核酸分子和替代缺陷基因DNA他們使用工程桿狀病毒傳遞序列Podocin同時使用基因健康復制品CRISPR/Cas以堿基對準確性將其插入基因組。這可以逆轉(zhuǎn)致病表型,將足細胞素恢復到足細胞表面。

MultiMate多功能可快速組裝DNA電路,使桿狀病毒能在人類細胞中有效傳遞。2022年核酸研究圖片,doi:10.1093/NAR/gkac587。

我們用桿狀病毒感染體外培養(yǎng)的昆蟲細胞,產(chǎn)生重組蛋白,以研究其結(jié)構(gòu)和功能,伯杰教授解釋說。這個叫MultiBac的方法是由Berger實驗室開發(fā)。在世界各地的實驗室中,非常大的多蛋白質(zhì)復合物已經(jīng)成功制造出來,有許多亞單位?!癕ultiBac利用桿狀病毒外殼的靈活性,將會更大DNA將片段送入體外培養(yǎng)的昆蟲細胞,引導它們組裝我們感興趣的蛋白質(zhì)。當他們意識到同樣的特征可能會改變?nèi)祟惣毎幕蛑委煏r,他們開始試圖在這項新研究中建立一個新的系統(tǒng)。

Aulicino醫(yī)生補充說:使用我們的系統(tǒng)的方法有很多。podocin修復,我們可以用我們的桿狀病來證實

我們可以有效地糾正基因組不同位點的許多錯誤,包括毒遞系統(tǒng)和現(xiàn)有的最新編輯技術(shù)。

布里斯托大學論文共同作者Moin Saleem教授說,“SRNS是影響腎臟的常見遺傳疾病之一。SRNS腎衰竭發(fā)生在早期,導致生活質(zhì)量嚴重下降。

布里斯托大學論文共同作者Gavin Welsh教授總結(jié)道:這些結(jié)果非常令人鼓舞。Berger團隊創(chuàng)造的新方法不僅僅是治療SRNS在這些疾病中,有效的基因修復在目前的技術(shù)中是不可行的。在臨床應用中使用新的載體系統(tǒng)是一條漫長的道路,但我們相信它所提供的優(yōu)勢使它成為一項值得研究的工作。(中國醫(yī)藥網(wǎng) yyyey.com)

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