絕對精確地修飾人類基因組中的單個DNA鹼基，日本開發新型基因組編輯技術

來自日本的研究人員報告了一種新的基因編輯方法，可以絕對精確地修飾人類基因組中的單個DNA鹼基。

相關論文3月5日發表在Nature Communications上，其獨特之處在於它通過設計引導細胞自身的修復機制，用於提供攜帶疾病相關突變遺傳信息的細胞。

DNA中的單個突變（稱為單核苷酸多態性，簡稱SNPs）是人類基因組中最常見的變異類型。已知有超過1000萬個SNP，其中許多與阿爾茨海默病，心臟病和糖尿病等疾病有關。

為了解SNP在遺傳性疾病中的作用，京都大學iPS細胞研究與應用中心（CiRA）的科學家們從患者供體中製造了誘導性多能幹細胞。

iPS細胞保留了供體的基因組成，並可以轉化為體內任何細胞類型。通過這種方式，可以在實驗室中創建和觀察來自諸如腦，心臟或胰腺等組織的細胞，從而在開始臨床試驗之前對新的疾病治療進行安全測試。

證明單核苷酸多態性導致疾病需要與遺傳匹配或同基因的iPS細胞進行非常嚴格的比較。理想的細胞是被描述為同基因「雙胞胎」（isogenic 「twins」）;其基因組只有一個SNP不同的細胞。

然而，研究人員稱，「通常我們需要添加抗生素耐葯基因以克服轉化效率低的問題。然而就是這一步驟，又增加了對基因組的改變，因此我們也需要一種方法來消除這一影響。」

為此，Knut Woltjen實驗室開發了一種新的基因組編輯技術。

插入SNP修飾以及熒光報告基因，該基因充當檢測修飾細胞的信號。另外，他們還在報告基因的左側和右側設計了一個短的重複DNA序列，稱為microhomology，以及CRISPR（切割DNA的酶）的獨特靶位點。

這些特徵使研究人員能夠利用細胞內的內源性DNA修復系統，稱為微同源性介導末端連接（microhomology-mediated end joining ，MMEJ），以精確去除報告基因。 MMEJ去除熒光報道基因，僅留下修飾的SNP。通過將突變SNP安排在一種microhomology中，並將正常SNP安排在另一種中，從而有效地產生了等基因雙胞胎。

該實驗室已經開始運用他們的方法來進行疾病研究，他們與日本和加拿大的研究人員合作，正在調查青少年患者嚴重糖尿病的遺傳病因。

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