Cell Stem Cell：精确完成p53的CRISPR基因编辑

　　研究人员指出使用更精确的“基因剪刀”可以避免与基因编辑相关的问题。

　　

生物通报道：近期一些研究表明，利用CRISPR基因编辑治疗遗传性血液相关疾病（如镰状细胞性贫血，地中海贫血和原发性免疫缺陷综合征），存在潜在问题，因为干细胞也许会关闭基因作为应答，而且如果想要绕过这个障碍，也会增加患上癌症的风险。

但是来自意大利的一组研究人员指出，还是有解决办法的，可以利用更精确的基因编辑技术，减少DNA断裂，从而让干细胞的自然损伤-应答途径处于可控范围内。

这一研究成果公布在3月21日的Cell Stem Cell杂志上。

文章的通讯作者，San Raffaele Telethon基因疗法研究所Pietro Genovese说，“基因组编辑是干细胞精确基因工程的一种非常强大的策略，但它的步骤复杂，尽管这种方法存在极大的治疗潜力，以及基因编辑平台的不断进步，编辑的功能性后果尚未完全阐明。”

比如明星蛋白p53，这种蛋白被称为“基因组的守护者”，因为它在保护DNA稳定性和预防突变方面发挥着重要作用。当CRISPR编辑基因时，它会切割特定位置的两条DNA链。但是这些双链断裂可以向p53发出信号，表明出现了问题。然后p53就会开始起作用，阻止细胞增殖，这对于细胞基因疗法来说，事与愿违。但是要是永久性地关闭p53，来预防这种机制的发生，又会导致肿瘤的形成，真是左右为难。

不过好在这组研究人员找到了解决办法。

基因编辑利用核酸酶作为“遗传剪刀”来诱导DNA断裂，然后使用腺相关病毒载体来递送校正序列。但是当这些剪刀不够精确的时候，它们可能会在许多其他地方切割DNA。如果研究人员使用高度特异性的核酸酶和载体，就能在造血干/祖细胞（HSPCs）的DNA中引入所需的断裂。

“我们发现基因编辑对HSPC的影响，在很大程度上取决于所使用的核酸酶的精确度，”另一位作者，San Raffaele Telethon基因疗法研究所所长Luigi Naldini说，“如果核酸酶不是高度特异性的，就会在一些额外的脱靶位点切割DNA。”

“如果核酸酶是高度特异性的，那么就只会对细胞增殖产生短暂影响，这是一个可逆的过程，而且能与造血干细胞的重要生物学特性相兼容。”

早期研究指出了p53失活突变的理论风险，引发了对基因编辑治疗潜力的担忧，而这项研究表明，HSPCs可以很好地耐受一个或几个DNA断裂，短暂的p53激活，对其功能的影响有限（主要表现为延迟增殖）。当采用高度特异性的“基因剪刀”，配合上腺相关病毒载体，提供校正DNA序列时，这种细胞反应会稍微延长。但是如果在基因编辑过程中瞬时灭活p53反应，就可以抵消这种影响，提高编辑细胞的产量，而不会增加突变或提高基因组不稳定性。

“HSPCs基因编辑的另一个主要挑战是HSPC中同源重组的效率相对较低，这是引入修复模板提供的校正序列所导致的，我们近期报道的其它新技术能缓解这一问题。

这项工作为在HSPCs中进行基因工程的可行性和有效性提供了分子证据，未来研究人员将会进一步转化为人体试验。

（生物通：万纹）

原文标题：

Precise Gene Editing Preserves Hematopoietic Stem Cell Function Following Transient p53-Mediated DNA Damage Response