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我科学家首获高精度单碱基编辑工具 有望应用于诸多罕见病临床治疗

来源:解放日报   浏览(190) 2019-06-11

基因编辑工具犹如剪刀般高效,但存在脱靶的风险,能否建立既不会脱靶又保持其高效性的基因编辑技术呢?我国科学家首次证明常用的BE3、BE3-hA3A和ABE7.10等单碱基编辑技术存在大量的RNA脱靶,并对三种单碱基编辑工具进行优化,使其完全消除RNA脱靶的活性,首次获得三种更高精度的单碱基编辑工具,为单碱基编辑技术进入临床治疗提供了重要的基础。


昨天,《自然》期刊在线发表这一研究论文,该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室、中国科学院灵长类神经生物学重点实验室杨辉研究组,四川大学华西二院/生命科学学院郭帆研究组,隶属中国科学院上海营养与健康研究所的计算生物学研究所李亦学研究组合作完成。


基因编辑领域新发现


全球约7000种罕见病,占所有疾病的10%,绝大多数无药可治,全球有3亿罕见病患者,其中儿童占了一半。由于80%的罕见病是单碱基突变导致的,因此单碱基编辑技术被人们寄予了厚望,相继成为脊髓性肌营养不良、地中海贫血、血友病等罕见病基因治疗的热门工具之一。


单碱基编辑技术本身有着巨大的价值,能否从脱靶问题入手,来改进基因编辑工具呢?杨辉研究组通过精巧的实验设计证明了RNA脱靶主要是由于融合在Cas9上的脱氨酶导致,进而对单碱基编辑的脱氨酶进行了突变优化,破坏RNA结合活性,最终获得能够完全消除RNA脱靶并且维持DNA编辑活性的高保真单碱基编辑工具。其中,研究人员开发的ABE(F148A)突变体还能够缩小编辑窗口,实现更加精准的DNA编辑,该技术有望在未来成为一种更加安全、更加精准的基因编辑工具,应用于临床治疗中。有意思的是,尽管国外科研团队也在做类似研究,并改进了BE3单碱基编辑工具,一个多月前已在《自然》发表相关论文。但《自然》的审稿人认为中国科学家改进的BE3单碱基编辑工具效率更高,还新开发了ABE单碱基编辑工具,是基因编辑领域的重要发现。因此,从论文接收到正式上线,只用了两个月。


想做从基因编辑到治疗的闭环


“我们改进的单碱基编辑工具已申请了两项专利,接下来致力于开发一些临床前药物。”杨辉告诉记者,他的最大梦想是能够做成一个药,造福人类健康。就在最近,国外有3个基因治疗新药先后上市,预计2022年全球有40种基因治疗新药上市。杨辉介绍,他们正在尝试用基因编辑手段治疗视网膜黄斑变性,该疾病容易由糖尿病引起,全球已有600万名患者。目前,国外科研机构主要专注于做基因编辑治疗策略研发平台,而在中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)支持下,杨辉团队想在中国做出一个从基因编辑到治疗流程的完整闭环,这对技术的要求将会非常高,是一个新的挑战。


采访即将结束时,杨辉对未来做了一个展望,他期待着构筑以疾病治疗为核心的基因编辑技术专利群,以小鼠及猴为模型利用基因编辑研究治疗罕见疾病,推动基因编辑技术的临床转化,培养一批基因编辑和基因治疗人才。

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