Sci Adv | 薛天/仇子龙/章梅合作实现在体精准基因治疗和视觉修复

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视网膜遗传疾病的发生，会导致患者视觉损伤，严重可致盲。视网膜色素变性作为其中一种常见的遗传性眼科疾病，其表征为患者在出生后伴随着严重的夜盲，视觉区域逐渐减小直至彻底丧失视觉，严重影响了患者的生活【1】。到目前为止，尚无治疗视网膜色素变性的有效治疗手段。CRISPR-Cas9基因编辑是治疗遗传性视网膜疾病的潜在手段之一。但是当前的基因编辑手段存在着效率低、难以实现在非分裂神经元中进行精准基因修复等缺陷。

图片引自：https://areaoftalmologica.com

为了解决上述问题，实现安全有效地利用同源重组精准修复对视网膜色素变性等遗传性疾病的治疗，2019年4月18日，中国科学技术大学薛天教授课题组、中科院上海神经科学研究所仇子龙研究员课题组、中国科学技术大学章梅课题组合作，在 Science Advances 杂志上发表文章 In vivo genome editing rescues photoreceptor degeneration via a Cas9/RecA-mediated homology-directed repair pathway ，在CRISPR/Cas9基础上，创新性引入MS2-RecA复合蛋白系统，提高了体内同源重组修复效率。

RecA为原核表达的可促进同源重组的蛋白酶【2】。通过改造获得具有MS2结合区的向导RNA，使得MS2-RecA复合蛋白得以在向导RNA附近招募更多的模板DNA，并协助同源重组的发生，从而提高在体同源重组修复的效率。这种利用Cas9/RecA的新型基因编辑方法被称为Targeted-RecA Enhanced homology-Directed repair，简称TRED。

在具有点突变视网膜色素变性小鼠rd1模型中，研究人员通过表达TRED系统，实现了对视网膜视杆细胞的点基因突变修复。在TRED处理后的小鼠中，视锥细胞和视杆细胞退化得以减弱，小鼠视网膜具有一定感光功能的恢复。在出生后三天的小鼠中，视网膜中央区的感光细胞分裂能力几乎丧失。令人惊喜地是，TRED也能够矫正非分裂期视杆细胞的基因突变，遏制部分视杆和视锥细胞的退化，修复rd1小鼠的部分视觉感光能力。这样TRED新型基因编辑方法实现了在非分裂细胞中同样实现基因矫正和细胞功能修复 （下图）。

总的来说，研究人员通过一系列的实验证明，TRED这一体系可实现在体精准基因编辑和视觉功能修复，具有较大的意义和临床参考价值。更进一步的是，由于能够解决非分裂细胞内难以进行同源重组修复的限制，TRED有可能广泛应用于神经系统内的遗传性疾病和其他多种人类遗传疾病的治疗。

据悉，中国科大合肥微尺度物质科学国家研究中心博士生才源、上海神经所助理研究员程田林和中国科大生命科学与医学部硕士生姚艺川为该文章的共同第一作者。中国科大薛天教授、上海神经所仇子龙研究员和中国科大章梅副教授是本文的共同通讯作者。

原文链接：

https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav3335

制版人：珂

参考文献

1. M. Kalloniatis, E. L. Fletcher, Retinitis pigmentosa: Understanding the clinical presentation, mechanisms and treatment options. Clin. Exp. Optom. 87, 65–80 (2004).

2. O. G. Shcherbakova, V. A. Lanzov, H. Ogawa, M. V. Filatov, Overexpression of bacterial RecA protein stimulates homologous recombination in somatic mammalian cells. Mutat. Res. 459, 65–71 (2000).

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