Cell：利用CRISPR来对付罕见遗传病的元凶

　　

生物通报道  一个国际研究团队近日在《Cell》上发表文章，称利用CRISPR-Cas9技术可以查看和消除由微卫星DNA重复扩增（MRE）产生的病原体RNA，而这种重复扩增正是一些遗传疾病的元凶，如亨廷顿舞蹈症和肌萎缩性侧索硬化（ALS）。

去年3月，加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发出RNA靶向的Cas9（RCas9）系统，并用于追踪体内特异的RNA序列和过程。那时，他们表示可以利用此系统来观察应激颗粒中的RNA分子。

在这项新研究中，他们与佛罗里达大学和新加坡的研究人员合作，希望将RCas9系统转化成诊断和治疗工具。他们发现，这个系统能够靶定和破坏外源表达的MRE RNA。对于一些遗传病患者的细胞，这种工具也适用。

微卫星重复扩增是2-9 bp的DNA序列重复，通常编码有毒的重复RNA和蛋白产物，引起细胞损伤和一些罕见的遗传病，比如强直性肌营养不良1型和2型（DM1/2）、亨廷顿舞蹈症，以及家族性ALS（C9-ALS）。因此，靶定这些重复RNA就具有重要的意义。

之前的研究将去除核酸酶活性的Cas9与GFP融合（dCas9-GFP），在活细胞中结合和追踪RNA。研究人员发现，MRE RNA往往形成高度局限的RNA病灶。通过各种实验，他们发现单向导RNA（sgRNA）可以对MRE形成的RNA病灶进行成像，而更高剂量的dCas9-GFP可以消除这些病灶。

研究团队发现，在过表达模型和患者细胞中，RCas9系统都可以追踪和消除MRE RNA。重要的是，这个系统逆转了疾病的特征，包括消除了所研究的各种疾病（包括DM1/2、C9-ALS等）的RNA病灶，减少了多聚谷氨酰胺蛋白产物，并有效逆转了与DM1相关的剪接异常。

研究人员认为，sgRNA不会改变患者细胞中CTG重复的转录动力学，并且DM1患者中RNA病灶的消除可能不是由于DNA水平的转录破坏或DNA重复的不稳定性。他们观察到，DM1患者细胞中一个众所周知的特征被逆转，使得它们类似于健康细胞。

RNA剪接的转录组测定表明，患者肌管中超过93%的DM1相关剪接异常被逆转，而体外培养的肌管组成了发育中的肌肉组织，这表明了RCas9系统的治疗潜力。

“多聚谷氨酰胺疾病也是与翻译产物中CAG的重复扩增有关，而RCas9系统同样能够减少这种产物，”研究人员写道。“总的来说，这些数据表明RCas9系统有潜力逆转与微卫星重复扩增疾病相关的分子缺陷。”（生物通 薄荷）

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Elimination of Toxic Microsatellite Repeat Expansion RNA by RNA-Targeting Cas9

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.07.010