該研究成果4月17日在線發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(ScienceAdvances)上。

據(jù)介紹，科研人員結(jié)合視覺神經(jīng)生物醫(yī)學(xué)與創(chuàng)新基因編輯技術(shù)，首次通過同源重組修復(fù)方法(HDR)在小鼠視網(wǎng)膜非分裂感光細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)基因修復(fù)，讓視網(wǎng)膜色素變性小鼠重獲部分視覺功能。

視網(wǎng)膜色素變性作為一種常見的遺傳性眼科疾病，其表征為患者視網(wǎng)膜內(nèi)感光細(xì)胞逐漸退化。在出生后伴隨著嚴(yán)重的夜盲，視覺區(qū)域逐漸減小直至徹底失明。至今尚無治療視網(wǎng)膜色素變性的有效治療手段。

CRISPR-Cas9基因編輯是治療遺傳性疾病的潛在手段之一，其切割基因組之后一般會發(fā)生兩種DNA修復(fù)機(jī)制：非同源末端連接(NHEJ)和同源重組修復(fù)(HDR)。由于HDR可以精準(zhǔn)地把錯誤基因根據(jù)模板修復(fù)為正確的序列，因此其具有更為優(yōu)秀的治療遺傳性疾病的潛力。直接基因編輯修復(fù)受遺傳突變影響器官的成體細(xì)胞，可以在定點(diǎn)的恢復(fù)受累器官功能的同時(shí)又不觸及生殖細(xì)胞，是安全有效的基因編輯治療遺傳疾病的策略。然而自然發(fā)生的HDR修復(fù)依賴于細(xì)胞有絲分裂，對于出生后失去分裂能力的多種體細(xì)胞(例如感光細(xì)胞)來說，HDR發(fā)生效率極低，難以實(shí)現(xiàn)在體基因修復(fù)，這成為阻礙CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)用于成體體細(xì)胞治療遺傳性疾病的關(guān)鍵點(diǎn)。

為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)HDR同源重組修復(fù)對視網(wǎng)膜色素變性等遺傳性疾病的精準(zhǔn)治療，薛天教授研究組同仇子龍研究員研究組合作，在CRISPR/Cas9基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性引入MS2-RecA復(fù)合蛋白系統(tǒng)。通過新型TRED基因編輯方法，成功地實(shí)現(xiàn)了TRED矯正非分裂期感光細(xì)胞的基因突變，在基因水平、cDNA水平和蛋白水平上，修復(fù)了視網(wǎng)膜內(nèi)視桿細(xì)胞的視網(wǎng)膜色素變性突變，遏制部分視桿和視錐細(xì)胞的退化，修復(fù)視網(wǎng)膜色素變性小鼠的部分視覺感光能力。

上述實(shí)驗(yàn)顯示，新型TRED基因編輯方法有效地實(shí)現(xiàn)了出生后非分裂細(xì)胞的同源重組基因矯正和相關(guān)器官功能修復(fù)，由于能夠解決非分裂細(xì)胞內(nèi)難以進(jìn)行同源重組修復(fù)的限制，TRED有可能廣泛應(yīng)用于多種人類遺傳疾病的在體治療。