Organoid swelling

图像:患者微型肠道肿胀反应。萎缩的类器官(左)在forskolin孵育1小时后显示由CFTR离子通道介导的活跃的肿胀反应(右)。绿色染色显示完整的细胞(钙黄素绿色)，蓝色显示DNA。

Hans Clevers (Hubrecht Institute)的研究人员纠正了在培养的人类干细胞中导致囊性纤维化的突变。他们与UMC乌得勒支大学和Oncode研究所合作，使用了一种名为“启动编辑”的技术，将“错误的”DNA片段替换为健康的片段。这项研究发表在8月9日的《生命科学联盟》上th，表明启动编辑比传统的CRISpR/Cas9技术更安全。“我们首次证明了这项技术真的有效，可以安全地应用于人类干细胞，以纠正囊性纤维化。”

囊性纤维化(Cystic fibrosis, CF)是世界范围内最普遍的遗传性疾病之一，对患者具有严重的后果。肺部、喉咙和肠道中的黏液粘稠，导致器官阻塞。虽然有稀释粘液和防止炎症的治疗方法，但CF还不能治愈。然而，Hans Clevers (Hubrecht Institute)与UMC Utrecht和Oncode Institute合作进行的一项新研究带来了新的希望。

纠正CF突变

研究人员成功地纠正了人类肠道类器官中导致CF的突变。这些类器官，也被称为微型器官，是模拟CF患者肠道功能的微小3D结构。它们之前由同一个研究小组从CF患者的干细胞中开发出来，并存储在乌得勒支的一个生物银行中。这项发表在《生命科学联盟》(Life Science Alliance)杂志上的研究使用了一种名为“启动编辑”(prime editing)的技术，将导致CF的突变DNA片段替换为这些类器官中的健康DNA片段。

比CRISpR / Cas9安全

启动编辑是更广为人知的基因编辑技术CRISpR/Cas9的更新版本。CRISpR/Cas9在纠正DNA之前会先切断DNA。虽然这纠正了突变的DNA片段，但它也会对基因组的其他区域造成损害。“在我们的研究中，启动编辑被证明是比传统CRISpR/Cas9更安全的技术。它可以在不损害DNA其他部分的情况下构建一个新的DNA片段。这使得这项技术在病人身上的应用前景广阔，”该杂志的第一作者Maarten Geurts说。

肿胀

导致CF的突变定位于CFTR通道，该通道存在于包括肺在内的各种器官的细胞中。由于突变，通道不能正常工作，使得覆盖细胞的黏液层水分过少:黏液变得粘稠。加入一种叫做forskolin的物质会导致健康的类器官膨胀，但CFTR通道突变的类器官不会发生这种情况。“我们对突变进行了启动编辑，之后，经过处理的类器官表现出了与健康的类器官相同的反应:它们变得肿胀。这为我们提供了证据，证明我们的技术是有效的，并且替换了突变的DNA，”Geurts解释道。

治疗遗传性疾病

现在，研究人员表明，导致CF的突变可以被安全地纠正，在临床中的应用又向前迈进了一步。“CRISpR/Cas9的新变种，比如启动编辑，可以安全地纠正突变，而不会对DNA的其他区域造成损害。这将使我们有希望在未来治愈甚至预防遗传疾病。”但在此之前，研究人员仍面临一些挑战。例如，这项技术仍需要改进，以便在人体中安全使用。Geurts总结道:“但这是在临床成功应用启动编辑的伟大一步。”

DOI

https://doi.org/10.26508/lsa.202000940

文章标题

Evaluating CRISpR-based prime Editing for cancer modeling and CFTR repair in organoids