锌指技术最新进展

　　

想象一下，你正试图寻找一种新的方法来治疗某种疾病，比如说治疗囊性纤维病，一种由单一基因缺陷引起的疾病。使用传统的基因疗法，将一种携带正常基因的病毒感染病人，希望某天DNA可插入病人的基因组，千万保佑这一插入的片段不会引发癌症。传统的基因疗法具有一定的随机性，还具有一定的风险，一不小心可能诱发癌症，就连医生也无法预测病人有没有致癌的风险，总之这一治疗手段充满着未知的变数。

图片说明：锌指核酸酶被用于编辑人类细胞基因组里的4拷贝数的VEGF-A基因。

其实，现在有一种更好的治疗手段可取代传统的基因疗法。十几年前，科学家们开发出一种新的治疗策略，使用一种叫锌指核酸酶的蛋白进行基因治疗，锌指核酸酶可结合在染色体基因组特定的位置。这种核酸酶就像一把剪刀，可识别特异的DNA位点并切割DNA片段，而新的治疗手段就可以将核酸酶识别的位置定位在缺陷的基因上，通过核酸酶修复缺陷的基因。这一技术已经在果蝇、植物细胞和人类细胞中得到验证。但是这里存在一个问题：最好的锌指核酸酶来自Sangamo Biosciences公司，到现在Sangamo Bioscience公司通过学术合作的方式共享他们的锌指核酸酶技术（相关报道详见2005年12月23日Science P1894的报道）。

 

关于Sangamo公司

Sangamo BioSciences, Inc. 是一家为调控基因表达开发新型转录因子的主导公司。转录因子是通过识别特定的DNA 序列，可将基因开启或关闭的蛋白质。通用基因识别技术（Universal Gene Recognition)平台能够设计一类转录因子，即锌指结构(zinc finger)DNA粘附蛋白。

近期Sangamo公司相关的锌指结构技术用于艾滋病治疗的研究，相关文章详细情况请见生物通7月2号相关的报道：Nature：锌指蛋白技术助力HIV治疗http://www.ebiotrade.com/newsf/2008-7/200872171634.htm。

 

关于锌指蛋白

Sangamo的科学家合成了一种分子，叫做锌指蛋白。与一种能够“切割”DNA的酶结合，锌指蛋白能辨别并且绑定到一种特殊的基因上。这种蛋白质能够有效地将酶送往目的地——科学家想要切除的基因的前面。这样，这种特殊的酶就会将包括变异代码在内的一些碱基序列从DNA链上剪下，在锌指蛋白质的帮助下，科学家合成的新DNA片段将会和人体内原有的基因链结合起来。

 

现在这一情况发生改变。波士顿麻省总医院的分子生物学家J.Keith Joung召集八个实验室组成协会提出了一个开放性代码方法应用制备有效的锌指核酸酶。该协会创建了一个数据库，里面有66个单独的库或者说66套资料，每一个里面都有一种独特的锌指结构数据资料，每一个锌指结构可与一个特异的DNA位点结合。锌指核酸酶与这些特异的锌指结构结合，可特异地剪接一种植物细胞基因和3种人类细胞基因，剪接后达到预先改造基因的效率高达50%，而传统的基因疗法改造基因的效率只有1%，该研究结果发表在今日的《Molecular Cell》上。这项关于锌指结构技术和传统基因疗法的技术相关的比较由Sangamo公司开展。

 

锌指技术协会储存了66种锌指结构蛋白在低温冰箱里，每一个实验室都可以通过预定以200美元的价格从非营利的保管组织那获得一种锌指蛋白（研究者每改造一种基因需要6种锌指结构蛋白参与）。该协会计划扩增锌指结构的储存量，制备192种锌指结构（这192种锌指结构通过组合可满足与人类基因组任一位点结合的目标）Joung说，这一计划为每一位学术研究者提供了便利，他们无需通过Sangamo公司就能直接获得锌指。尽管，Sangamo公司是锌指核酸酶的专利持有者，但是至今为止Sangamo公司没有对学术研究者发出禁止使用锌指的禁令。

 

其他的专家十分兴奋。Srinivasan Chandrasegaran说，我也很高兴看到这一组织的形成。Srinivasan Chandrasegaran是锌指核酸酶的发明者，马里兰约翰霍普金斯大学教授，他认为Sangamo公司的限制会延缓该领域的前进速度。化学家Scot Wolfe（伍斯特麻省医学院化学家）说，虽然现在科学家们可通过申请获得锌指结构，但是设计与锌指结构结合的核酸酶不是件简单的事，一个分子生物学的研究生或是博士生要想设计完美的锌指核酸酶至少要花费1到2个月的时间。

Sangamo公司计划将来通过化学供应商Sigma-Aldrich售卖定做的锌指核酸酶。但是Wolfe说，Sigma-Aldrich公司的人告诉他每定制一套锌指核酸酶要花费25,000美金似乎太贵，并且公司只保证锌指酶在酵母细胞中的工作效率。Wolfe说，新的开放性代码的方法对促进锌指核酸酶的研究具有重要的意义。

 

Sangamo公司的副总裁Philip Gregory说，使用开放性原则有助加快锌指核酸酶在基因组工程领域里的研究。

 

（生物通 张欢）