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CRISPR 結合 DNA 修復系統修飾單核苷酸 基因編輯將更精準!

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CRISPR 基因編輯技術進展,已經逐漸改變人類的世界。CRISPR 不僅治療遺傳疾病的缺陷、也能摧毀致病微生物、改善我們所吃食物的營養,甚至正在嘗試復活已經滅絕的物種(如猛獁象)。

日本京都大學 Knut Woltjen 博士所率領的研究團隊,已經研發出一種新的基因編輯技術——MhAX(Microhomology-Assisted eXcision),該技術使用 CRISPR 和 DNA 修復系統,能絕對精準地修飾人類基因體中的單核苷酸,該研究結果發表於 3 月 5 日的《Nature Communications》期刊。

該研究團隊為了找出單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism,SNP)導致遺傳性疾病的原因,所以他們需要建立基因體中只有一個 SNP 不同的“雙胞胎細胞”,但需要加入抗生素耐藥基因以及 SNP 來克服編輯低效率,很難達成。然而,MhAX 解決了這個難題。

MhAX 主要流程如下,首先將修飾的 SNP 與螢光報導基因(fluorescent reporter gene)一起插入至基因編輯的誘導性多功能幹細胞(induced pluripotent stem cells,iPSC),以幫助該研究團隊辨識需修飾的細胞。接著,他們在螢光報導基因的二端,設計了一個名稱為“微同源性”(microhomology) 的重複 DNA 序列,該序列可讓 CRISPR 進入並切割 DNA 的標靶位點。然後他們能夠使用微同源性調控末端連接(microhomology-mediated end joining,MMEJ)的 DNA 修復系統來移除螢光報導基因,僅留下修飾後的SNP。最後,他們將突變 SNP 安排在一種微同源性中,並將正常 SNP 安排在另一種中,而順利產生了等基因雙胞胎細胞。

該研究團隊也表示,他們已經透過 MhAX 分別在 HPRT 和常染色體 APRT 基因中發現 SNP,而這些  SNP 與痛風和腎臟疾病相關。此外,他們也應用 MhAX  來創建和修正與其他疾病相關基因的 SNPs,例如他們與日本和加拿大的研究人員團隊,正在調查青少年患者嚴重糖尿病的遺傳病因。

Woltjen 指出,他們的目標是研發出新的基因編輯技術,進而提高人們對疾病機制的理解,並且最終能治療這些疾病。然而,他們相信 MhAX 將適用且能廣泛運用於目前人類疾病研究及其他領域。

延伸閱讀:世界首創! CRISPR 調控單一基因位點生成幹細胞!

參考資料:
1. Shin-Il Kim, et al. Nature Communications, 2018; 9 (1). DOI: 10.1038/s41467-018-03044-y
2. https://futurism.com/gene-editing-modify-single-letter-dna/
3. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180305093015.htm

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