新的DNA修复方法成功地修复了患者肾细胞的致病基因突变

　　新的DNA修复方法成功地修复了患者肾细胞核酸研究中的致病基因突变。

　　

在一项新的研究中，来自英国布里斯托尔大学和瑞典卡洛琳学院的研究人员成功地使用了一种DNA修复工具，该工具可以导致治疗改变，使年轻人衰弱的遗传性肾病的基因突变。

 

 

在这项新研究中，研究人员描述了他们如何构建DNA修复工具来修复Podocin缺陷，这是遗传性类固醇抵抗性肾病综合征(SRNS)的常见遗传原因。

Podocin是一种位于特定肾脏细胞表面的蛋白质，对肾功能至关重要。然而，有缺陷的Podocin仍然留在细胞内，从未到达细胞表面，最终破坏足细胞。在药物无法治愈的情况下，通过基因疗法修复导致Podocin缺乏症的基因突变，给患者带来了希望。

这些病毒被用作“特洛伊木马”，进入携带基因突变的细胞。目前占优势的系统包括慢病毒(LV)、腺病毒(AV)和腺相关病毒(AAV)，这些都是相对无害的病毒，容易感染人类。

然而，这些病毒都有相同的局限性，即病毒包膜内有限的空间。

这反过来又限制了它们所能运送的“货物”——高效基因修复所需的DNA序列——的能力，这极大地限制了它们在基因治疗中的应用。

布里斯托尔大学生物化学学院的Francesco Aulicino博士和Imre Berger教授领导的研究小组通过应用合成生物学技术，重新设计了杆状病毒，这是一种对人类无害的昆虫病毒，不再受限于“货物”容量。

“杆状病毒与LV、AV和AAV的不同之处在于，它缺乏一个坚硬的外壳来封闭‘货物’的空间，”Aulicino博士说。杆状病毒的外壳像一根空心的杆状物，只有当“货物”变长时，它才会增加。

这意味着杆状病毒可以提供一个更复杂的工具箱来修复遗传缺陷，使它比常用的系统更通用。

首先，杆状病毒必须具备进入人体细胞的能力，而它通常没有这种能力。

“我们用蛋白质装饰杆状病毒，使其能够非常有效地进入人类细胞，”Aulicino博士解释说。这种改良的杆状病毒被认为是安全的，因为它只能在昆虫中增殖，而不能在人类细胞中增殖。

然后，研究人员使用他们设计的杆状病毒来传递比以前大得多的DNA片段，并将这些片段整合到一系列人类细胞的基因组中。

人类基因组中的DNA由30亿对碱基对组成，构成了大约2.5万个基因，这些基因编码了对细胞功能至关重要的蛋白质。如果我们的基因中出现了错误的碱基对，就会产生错误的蛋白质，这可能会使我们生病，导致遗传疾病。基因疗法有望通过纠正我们基因组中的这些错误，从根本上修复遗传性疾病。基因编辑方法，尤其是基于CRISPR/Cas的基因编辑方法，使基因修复具有了精确的碱基对，极大地推动了这一领域的发展。

研究人员使用了患者来源的足细胞，这些足细胞的基因组中携带导致疾病的错误，以证明他们的技术的适用性。通过构建一种DNA修复工具，包括基于蛋白质的分子剪刀和引导它们并取代缺陷基因的DNA序列的核酸分子，他们使用一种工程过的杆状病毒来传递一份健康的Podocin基因副本，同时使用CRISPR/Cas基本插入基因组。

这可以逆转病原表型，并恢复足细胞表面的Podocin。

 

快速组装多功能DNA电路，用于高效的杆状病毒在人类细胞中的传递。

 

Berger教授解释说:“我们以前用杆状病毒感染体外培养的昆虫细胞，以产生重组蛋白，研究它们的结构和功能。”

这种方法叫做MultiBac，由Berger实验室开发，在世界范围内广泛使用。在他的实验室中，已经成功地制造出具有多个亚基的大型多蛋白复合物。

通过使用我们的杆状病毒传递系统和现有的最新编辑技术，我们可以同时有效地纠正基因组上的不同位点。许多错误。

来自布里斯托尔大学的合著者Moin Saleem教授说:“SRNS是影响肾脏的更常见的遗传疾病之一。SRNS的特点是早期出现肾衰竭，严重降低患者的生活质量。这些结果非常令人鼓舞。伯杰的团队开创的新方法不仅有望治疗SRNS，还有望治疗一系列其他肾脏遗传疾病。人们还希望，在这些疾病中，有效的基因修复以目前的技术是不可行的。将这种新型载体系统应用于临床还有很长的路要走，但我们相信它提供的优势使其成为一项非常有价值的研究工作。”

 

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