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医学领域是否为临床CRISPR基因编辑的到来做好了准备?

来源:生物谷 2016-12-13 08:42

2016年12月13日 讯 /生物谷BIOON/ --CRISPR-Cas9能够以多个重要的方式来潜在地转化医学,首先该技术能够帮助科学家们对多种哺乳动物机体中的基因进行“裁剪”来产生用于研究人类健康和疾病发生的模型,此前科学家仅能够在小鼠机体中使用该技术,但基因编辑技术使得他们能够更加精准地修饰几乎所有哺乳动物机体的基因组。

由于猪的心脏或者猴子的大脑更类似于人类机体中相应的器官,这或许就能够帮助研究者通过研究来理解心脏病和多种精神疾病发生背后的遗传基础和分子机制,但这往往也是具有一定的争议性,因为很多人反对对灵长类动物进行实验操作。

基因编辑影响医学进展的另一种方式就是通过促进对人类细胞生理学和病理学过程的研究,利用基因编辑技术在体外准确地操作人类细胞的基因组,就能够帮助我们鉴别出参与参与正常人类生理学过程以及多种人类疾病发生的关键基因,笔者在他最近新出版的一本名为“Redesigning Life: How Genome Editing Will Transform the World”的书中探讨了CRISPR-Cas9基因编辑技术的应用和转化。

当然一项让科学家们非常感兴趣的发展就是基因编辑技术和干细胞技术的合集,多潜能干细胞(pluripotent stem cells)有潜力发育为任何类型的细胞,其能够以胚胎干细胞(ES)的方式从人类胚胎中分离出来,或者通过激活成体细胞的特殊基因来产生诱导多能干细胞(iPSCs)。

近日有科学家诱导胚胎干细胞和诱导多能干细胞使其发育成为类器官,类器官是一种类似机体组织的结构,比如类似于机体眼睛、肠道、肾脏、胰腺、前列腺、肺部、乳腺,甚至大脑等组织,而基因编辑技术就使得科学家们对类器官操作成为了可能,这就能够帮助研究者更加深入地理解人类胚胎发育的奥秘,并且也能够帮助研究者开发研究疾病的模型以及药物筛选平台。

来自威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员Su-Chun Zhang今年夏天就在一份声明中指出,人类干细胞和基因编辑技术联姻将能够给科学界带来革命性的变革;而来自加利福尼亚大学的科学界Pablo Ross带领的研究团队通过研究则发现,利用CRISPR-Cas9技术就能够对猪胚胎进行编辑从而使猪长出胰腺。将人类诱导多能干细胞注入胚胎中就能够促进这种初步人类胰腺组织的生长,Ross告诉BBC,我们希望这种猪的胚胎能够正常发育,但胰腺几乎完全由人类细胞产生,而且其也能够很好地应用于患者的胰腺移植。

对干细胞进行工程化操作来产生能够用作器官移植的人类器官是基因编辑的一个潜在方向,另外一个方向就是利用该技术来纠正隐藏在多种人类疾病背后的遗传缺失;近日就有研究表明,利用基因编辑技术就能够修复编码肌营养不良蛋白和亨廷顿蛋白基因的缺失,而这两种蛋白往往能够诱发杜氏肌营养不良和亨廷顿氏症;基于能够对动物进行成功研究和试验,美国监管机构就为临床试验亮了绿灯,鼓励科学家们利用基因编辑技术来治疗癌症,同时科学家们也考虑利用基于CRISPR的疗法来治疗一系列的遗传性失明。

目前部分CRISPR应用进入到临床仍然存在一定的争议,当然就有科学家们对于基因疗法的潜在风险展开了激烈地辩论,美国西北大学的生物论理学家Laurie Zoloth近日就告诉Nature杂志,任何在人类中第一次使用的方法我们都必须格外小心,当然科学家们非常关心的问题就是是否基因编辑能够足够准确地靶向作用基因缺失位置,同时还不会产生对基因组其它位置的不利脱靶效应,是否引入人类细胞,比如将诱导多能干细胞引入到猪体内,能够影响宿主的大脑发育或者产生其它副作用,抑或者是在受体动物体内产生脱靶效应;来自斯坦福大学的研究者Mildred Cho则认为,对动物的研究截止到目前为止仅仅需要进行临床研究即可,当然通常情况下我们都很想为了我们的信仰大干一场。(生物谷Bioon.com)

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参考资料:

【1】Using CRISPR to Edit Genes in Induced Pluripotent Stem Cells

【2】US bid to grow human organs for transplant inside pigs

【3】Duchenne muscular dystrophy: CRISPR/Cas9 treatment

Cell Research    doi:10.1038/cr.2016.28

【4】Permanent inactivation of Huntington’s disease mutation by personalized allele-specific CRISPR/Cas9

Hum. Mol. Genet.   doi: 10.1093/hmg/ddw286

【5】First CRISPR clinical trial gets green light from US panel

【6】Is Medicine Ready for Clinical CRISPR?

【7】Redesigning Life:How genome editing will transform the world

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