《Science》改良版CRISPR無需基因編輯，就可治療多種疾病

　　一項重要的新研究表明，CRISPR療法可以在不切割DNA的前提下減少脂肪。

　　來自加州大學舊金山分校的研究人員利用改良版的CRISPR提高了某些基因的活性，可以幫助易肥胖體質的小鼠預防嚴重肥胖。更重要的是，研究人員還實現了長期的體重控制，并且無需進行基因組編輯。

　　這一研究成果公布在12月13日的Science雜志上。

　　單拷貝突變與人類疾病

　　雖然人體基因組每個個體中每個基因有兩個拷貝，分別來自父本和母本，但是之前的研究發現告訴我們，至少有660個基因，只要突變一個拷貝就會導致疾病，其中一些是毀滅性的。嚴重肥胖也是其中一種情況。

　　單個拷貝的SIM1或MC4R基因發生突變——這兩個基因都是對調節饑餓和飽腹感至關重要的基因，也是嚴重肥胖個體中最常見的突變。

　　當這些基因的兩個拷貝都起作用時，人們通常能夠調控好他們的食物攝入量。但如果其中一個拷貝失去功能，身體就只能完全依賴單個拷貝，而這個拷貝本身并不能充分發出飽食信號，導致無止盡的進食，最終引發嚴重肥胖。

　　CRISPR技術的這一最新進展可能可以解決這一問題。“我們認為，如果我們能夠增加基因的功能拷貝，就可以預防攜帶這些突變的個體患上許多人類疾病，”文章作者Nadav Ahituv博士說，“我們能夠通過加州大學舊金山分校開發的CRISPR這一新技術來實現這一目標。”

　　CRISPRa激活抑制食欲基因

　　這項技術被稱為CRISPRa（其中“a”是指用于激活activation），與常規CRISPR的不同之處在于它不會削減基因組。它保留了CRISPR的引導系統，可以被引導到特定DNA序列上，但通過調節劑量控制來分子剪刀——當CRISPRa找到其靶標時，它會放大該基因的活性，并不會編輯。

　　由此，研究人員創建了CRISPRa系統，靶向調節SIM1或MC4R活性的序列。他們使用病毒傳遞系統將這些CRISPRa引入小鼠的饑餓控制區域，這些小鼠經基因工程改造后只有一個基因的功能性拷貝。

　　結果表明，接受CRISPRa激活的小鼠比沒有CRISPRa激活的小鼠，產生更多的SIM1或MC4R，而且劑量也沒有差別。最重要的是，增加的基因足以防止小鼠變得肥胖。

　　經過CRISPRa治療的小鼠比未治療的小鼠輕30％至40％。效果也很持久。研究人員對小鼠進行了10個月的監測 ，發現那些接受單一CRISPRa治療的小鼠在監測期間保持了健康的體重。

　　“這些結果表明，CRISPRa可以用于提高因缺失拷貝引起的疾病中的基因拷貝，為某些形式的肥胖以及數百種其他疾病提供潛在的治療方法，”文章第一作者Navneet Matharu說。

　　CRISPRa可以克服基因編輯的局限性

　　研究人員認為，通過使用CRISPR編輯這些小鼠的基因組，他們可以取得類似的結果，但他們認為CRISPRa與標準版基因編輯技術相比具有許多優勢。

　　“就治療目的而言，CRISPRa可能優于常規CRISPR，因為它解決了與基因組進行永久性修飾相關的許多問題，并且它有可能治療多種基因編輯不可選擇的遺傳疾病，”來自加州大學舊金山分校Christian Vaisse說。

　　盡管CRISPR靶向特定的DNA序列，但脫靶問題是一個關鍵問題。對于傳統的CRISPR，這可能導致對基因組的無意但永久性的改變，從而產生潛在的有害結果。而CRISPRa相關的脫靶效應不太可能具有破壞性，因為沒有進行永久性改變。事實上，這項新研究表明，使用CRISPRa靶向啟動子和增強子，似乎可以防止脫靶效應，同時將所需效果限制在感興趣的特定組織中。

　　研究人員還指出，CRISPRa可用于治療其他類型的遺傳性疾病，即所謂的“微缺失”引起的疾病。在這種情況下，CRISPRa可通過增加未受影響的染色體拷貝上的幾個基因的活性來補償缺失。研究人員表示，在基因完全喪失的情況下，CRISPRa可以激活另一個具有相似功能的基因來補償缺失的基因。

　　“雖然這項研究主要關注肥胖，但我們相信我們的系統可以應用于由于基因拷貝缺失導致疾病的任何情況，”Ahituv說，“我們的方法具有針對多種疾病的巨大治療潛力，我們相信我們可以在不對基因組進行任何編輯的情況下，實現這些幫助。”