Science子刊封面:CRISPR再下一城,子宫内矫正胚胎致命基因突变
2019/04/23
导读:宾夕法尼亚大学和费城儿童医院的科学家发表研究称,在怀孕小鼠子宫内,利用CRISPR技术矫正了胎鼠的一种致命基因突变,挽救胎鼠的肺功能而不影响其他器官。


Science子刊封面

有一些遗传疾病会导致胎儿出生时或出生后不久即死亡,例如一些肺部的疾病,且目前几乎没有治疗选择。如果我们在分娩前利用CRISPR技术“矫正”这些突变基因,是否就能避免死亡?来自宾夕法尼亚大学医学院和费城儿童医院(CHOP)的一组科学家在小鼠中证实了这一点,为使用基因编辑治疗先天性肺病提供了概念证据。


本研究的共同作者William H. Peranteau 图片来源:CHOP

本研究针对的是一类肺表面蛋白活性缺乏症,是一种单基因突变疾病。这些单基因疾病的特征是表面活性剂失效,表面活性剂是一种肺部脂蛋白混合物,可降低肺部的表面张力并防止其塌陷。

该研究小组通过将CRISPR基因编辑系统用于发育中的小鼠胎儿,灭活了导致表面活性蛋白C(SFTPC)缺失的突变,小鼠出生后的存活率超过22%。研究结果发表在《Science Translational Medicine》杂志上。


DOI: 10.1126/scitranslmed.aav8375

研究者说,由于携带这种疾病的小鼠出生不久即死亡,所以基因编辑干预需要在分娩前发生。

“通过以肺为靶点进行深入分析,来确定肺部众多细胞类型中哪一种(如果有的话)能被编辑,”本研究的通讯作者、CHOP的新生儿外科医生William Peranteau说,“在这项研究中,我们发现编辑的主要细胞类型是肺上皮细胞。这让人惊喜,因为这种细胞类型与表面活性蛋白缺乏和其他先天性遗传性肺病有关”

Peranteau此前曾利用CRISPR-Cas9和基础编辑工具来治疗患有致命性遗传性肝病的小鼠胎儿。在本项研究中,研究小组将CRISPR试剂注射到怀孕小鼠的羊水中,而不是像肝脏实验中那样通过静脉注射,这样可以有效而精确地编辑排列在呼吸道的肺上皮细胞。

未参与该研究的维克森林大学的Graça Almeida-Porada评价该研究,“这篇论文令人兴奋,他们只针对受影响的器官,甚至肺部的特定细胞进行了特异性靶向编辑。”

Peranteau说,将来,我们可以开发一种在在遗传起源上纠正异常的微创手术。

伦理争议

自从贺建奎将CRISPR技术应用于人类胚胎,诞生了世界上第一个基因编辑婴儿以来,使用CRISPR在出生前编辑基因就是一个伦理漩涡点。

但Peranteau认为,早期胚胎编辑与中期到晚期妊娠编辑胎儿不同,而且他和他的研究团队对小鼠的卵巢和精子分析表明,并没有看到生殖系编辑发生。这种编辑不会遗传给后代,这是第一个主要区别。

另一个主要区别是,该研究胎儿编辑发生在子宫内,而早期胚胎编辑方法是在体外编辑,然后植入。

当然,Peranteau也意识到,任何形式的胎儿干预会对母亲有潜在的风险,所以研究团队需要进一步优化注射技术和载体传递方式,以避免与母体接触。他强调,小鼠的肝脏以及肺部结果只能提供一个概念证明,需要进行更多的动物模型试验,测试不同的CRISPR传递技术,然后才能将该技术转化为人体试验。

但总的来说,通过一定的技术手段,在出生前治愈或减轻病程,对一些先天性或难治愈的疾病,特别是像这种严重影响生存的肺病,这确实是一个好消息。不过,距离真正应用于人类,我们还有很长的路要走。

参考资料:

[1] CRISPR edits out a deadly lung disease in mice before birth

[2] Mice Gene-Edited While Still in the Womb

[3] In utero gene editing for monogenic lung disease

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