惠利健、李大力最新CRISPR文章

　　8月11日，中科院上海生命科學研究院、華東師范大學、復旦大學、華東理工大學和第二軍醫大學等處的研究人員，在Nature子刊《Scientific Reports》在線發表題為“Efficient liver repopulation of transplanted hepatocyte prevents cirrhosis in a rat model of hereditary tyrosinemia type I”的研究成果。這項研究使用最近開發的CRISPR/Cas9技術，制備了Fah?/?大鼠。這種Fah?/?大鼠能夠忠實地代表人類HT1的主要表型和生化臨床表現。這項研究的通訊作者是中科院上海生命科學研究院的惠利健研究員和華東師范大學的李大力教授。延伸閱讀：專訪惠利健：肝臟再生研究的里程碑；惠利健研究組Hepatology解析凋亡抑制基因新功能；劉明耀、李大力等采用CRISPR糾正血友病突變。

　　遺傳性酪氨酸血癥I型（HT1）是一種常染色體隱性遺傳的先天代謝異常，是由延胡索酰乙酰乙酸水解酶（Fah）的缺陷所致。Fah是酪氨酸代謝途徑最后一步所需的一種酶，這條途徑將延胡索酰乙酰乙酸鹽水解成延胡索酸鹽和乙酰乙酸鹽。Fah缺陷可導致有毒代謝產物的積累，包括延胡索酰乙酰乙酸和馬來酰乙酰乙酸。HT1影響肝臟和腎臟，這是Fah主要表達的器官。HT1的急性表現伴有嬰兒致命的肝功能衰竭，在兒童早期的慢性表現伴有肝硬化和肝細胞癌（HCC）。

　　在HT1患者中的腎小管損傷通常可導致范可尼綜合征、發育性低磷性佝僂病和生長障礙。如果不及時治療，大多數HT1患者在幼兒早期死于急性重癥肝腎衰竭。2（2-nitro-4-trifluoromethylbenzoyl） -1,3-環己二酮（NTBC），作為4-羥基苯丙酮酸雙加氧酶的一種抑制劑，是通過阻斷有毒代謝產物積累而起作用的，如延胡索酰乙酰乙酸與馬來酰乙酰乙酸。NTBC治療可有效地改善HT1患者的肝、腎損害。結合低酪氨酸飲食，它實現了90%以上的生存率。然而，一些HT1患者對NTBC沒有反應，從而使肝移植作為目前唯一的選擇。

　　Fah基因在哺乳動物中是保守的。有研究已經在人類、豬、大鼠和小鼠cDNA（80%同源性）和蛋白質（94%的同源性）中觀察到了較高的同源性。Fah缺陷小鼠和豬之前被報道為HT1疾病模型。Fah缺陷小鼠和豬可使用NTBC治療維持，這兩個模型在NTBC戒斷后發展出了漸進性肝衰竭和腎小管功能障礙。值得注意的是，Fah?/?小鼠可通過野生型（WT）肝細胞移植而得以修復。這種方法使它們也成為一種有價值的模型，用以評估最近確定的肝祖細胞和肝細胞樣細胞的體內功能。有趣的是，Fah?/?小鼠也可用于評估從肝外來源的移植細胞的療效，如骨髓或成人胰腺。然而，小鼠和豬模型都不能概括HT1患者的關鍵慢性表現，即肝纖維化和肝硬化。

　　大鼠作為一種中等大小的實驗室模型，是小鼠的至少10倍以上，從而能夠提供更大的血液量和更多的膽汁酸、細胞和組織進行分析。更重要的是，在各種生理和病理方面，大鼠比小鼠更類似于人類。此外，大鼠經常用于人類臨床試驗前的藥物治療效果和毒性測試，并已積累了豐富的大鼠生理和藥理數據。

　　然而，在過去的三十年里，在大鼠中缺乏遺傳修飾技術，在很大程度上阻礙了其在生物醫學研究中的應用。該研究小組一項正在撰寫的成果，報道了一種Fah?/?IL2rg?/?大鼠模型，來評估大鼠肝臟干細胞的體內功能。然而，人HT1臨床表現在Fah?/?大鼠中的詳細表征，尚不清楚。

　　該研究小組首次將CRISPR/Cas9系統用于生成轉基因大鼠。在本研究中，他們利用CRISPR/Cas9系統制備了Fah?/?大鼠。通過飲用添加NTBC的水，Fah?/?大鼠得以保持。在撤回NTBC后，Fah?/?大鼠表現出了人類HT1的大多數特征，包括肝纖維化和肝硬化。重要的是，WT肝細胞移植，通過有效的肝再生以及阻止肝硬化的發展，改善了Fah?/?大鼠的生存率。

　　（生物通：王英）

　　注：惠利健，1997畢業于中國科學技術大學生物系獲學士學位，2003年中國科學院上海生命科學院上海細胞研究所研究生畢業，獲博士學位，2004-2008在奧地利維也納Institute of Molecular Pathology (IMP)從事博士后研究工作，2008年任中國科學院上海生命科學院上海生物化學和細胞研究所研究員。主要從事肝癌細胞研究工作。

　　李大力，2001年畢業于湖南師范大學獲學士學位，2004-2007年在美國德州農工大學作為研究助理開展聯合研究，2007年獲得湖南師范大學遺傳學博士學位，同年受聘于華東師范大學生命科學學院從事教學與科研工作, 于2009 年破格晉升為副教授，2014年破格晉升為研究員。目前為上海市調控生物學重點實驗室副主任，華東師范大學轉基因動物中心負責人。研究興趣主要集中在利用基因修飾動物模型研究個體發育及成體干細胞自我更新和分化的機理，同時關注基因編輯技術的優化以及在基因治療中的應用。