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CRISPR-Cas9 開創染色體異常治療新契機!

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染色體異常可能會造成新生兒缺陷,在順利懷孕產下的新生兒中,每 100 ~ 150 名中就有一位為具有染色體異常的先天性缺陷兒。

近日,中國科學院研究團隊指出,他們已成功在人類的細胞、胚胎(embryos)和組織中,利用 CRISPR-Cas9 編輯技術,來剔除他們所標靶的人類性染色體(sex chromosomes),此研究刊登於《基因體生物學》期刊。

該研究團隊所使用的 CRISPR-Cas9 編輯技術,主要是透過一個或二個單鏈導引 RNA(single-guide RNAs,簡稱 sgRNA)標靶多個特定的染色體位點,或使用 14 個 sgRNA 分別結合到各自的特定位點,來進行染色體剪切。該研究團隊想要先確認,是否能透過 CRISPR-Cas9 編輯技術,剪接染色體上的多個特定位點,進而完全剔除老鼠的 Y 染色體。所以他們設計一些 sgRNA,使它們能標靶細胞或公鼠的染色體短臂(short arm)或長臂(long arm)的 Rmby1a1、Ssty1 和 Ssty2 基因座。

接著,他們想要驗證此技術是否能用於非整倍體染色體相關疾病的治療,如特納氏症(Turner Syndrome)。他們將 Cas9 mRNA 和二個能標靶 Rmby1a1、Ssty1 和 Ssty2 基因座的 sgRNA,注入老鼠受精卵(zygote)中,然後在受經卵發育至囊胚期(Blastocyst Stage)時,進行培養,他們也透過 DNA 螢光原位雜合技術(Fluorescence in situ hybridization,FISH)分析小鼠胚胎 Y 染色體的狀況,結果發現,Y 染色體被切除率最高可達 90%,也發現經基因編輯的胚胎發育狀況,比其他未被編輯的良好。

此外,他們也藉由這項 CRISPR-Cas9 編輯技術應用於 X 染色體上。最後,他們成功踢除老鼠胚胎幹細胞的非倍數(aneuploid)體染色體(autosome)、人類胚胎細胞多餘的第 14 對染色體(extra human chromosome 14,簡稱 hChr14)、唐氏症小鼠的誘導性多功能幹細胞(induced pluripotent stem cells,簡稱 iPS)多餘的第 21 對染色體、大腸癌細胞(HT-29)第 7 對染色體。

這項研究是人類第一次將 CRISPR-Cas9 編輯技術,應用於剔除 X 染色體和體染色體的領域上。這項研究除了建立一個新穎的剔除染色體的動物模式,也提供人類非倍數染色體異常疾病治療方針,更開創染色體異常治療新契機。

延伸閱讀:基因編輯技術的里程碑! 科學家用 CRISPR 成功修改人類胚胎

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參考文獻:
1. http://web.pts.org.tw/~web01/body/h86.htm
2. https://www.genomeweb.com/gene-silencinggene-editing/crispr-used-eliminate-targeted-chromosomes-new-study
3. Erwei Zuo, et al. Genome Biology 2017;18:224.

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