首次利用明星技术CRISPR编辑人血管细胞

　　

——研究人员利用基因组编辑工具修改人体内皮细胞。

生物通报道：来自耶鲁大学医学院的研究人员利用近年来备受瞩目的CRISPR/Cas9系统基因改造了我们人体内的内皮细胞，这些细胞构成了血管内壁，具有吞噬异物、细菌、坏死和衰老的组织的作用，还参与集体免疫活动。

这一研究成果公布在5月4日的Circulation Research杂志上。

血管内皮细胞通常指衬于心、血管和淋巴管内表面的单层扁平上皮，也称内皮细胞。除了动物模型以外，在组织培养过程中获得的人体内皮细胞也为了解血管生物学提供了重要模型，而且利用这些细胞进行的研究未来有可能可以用于组织修复。但是由于内皮细胞属于高度特异化的细胞，因此难以进行遗传修改，探索其生物学进程中某个特殊基因的功能。

在这篇文章中，耶鲁大学的研究人员首次报道了利用 CRISPR/Cas9 技术修改人体血管内皮细胞的成果，他们用一个含有Cas9酶的病毒感染了培养内皮细胞。这种酶能清除一种基因：CIITA，CIITA的主要功能是编码调控II型主要组织兼容性复合物的转录因子。

通过让细胞感染这种病毒，研究人员能将40%的细胞中这种基因的两个拷贝都敲除掉，而敲除后的细胞就无法再激活T细胞，对外来入侵者产生免疫应答反应了，这样这一系统就能正常运行。比如说，编辑后的细胞仍然能在体外血管上组装，也能形成体内小鼠血管。

因此，CRISPR/Cas9 系统为内皮细胞创造了一个“研究血管和再生医学的强大平台，”文章作者表示，“我们报道的这一重要发现将有助于利用这些细胞进行器官修复或组织工程研究。”

CRISPR已经成为了炙手可热的基因组编辑工具，帮助世界各地的研究者们解决实际问题，而且在研究人员完成了人类细胞高效、高特异性的全基因组筛选之后，2014年在增强靶标特异性方面又取得了巨大的进步，这为寻找人类健康和疾病相关的基因功能，开辟了无限的可能性。

然而这一技术也引发了颇多谈论，近期国内学者完成了对人类胚胎的基因组编辑工作。这一爆炸性新闻一经发布便受到了国内外科学界的广泛关注，并引发了支持者和反对者激烈的辩论。一些专家就这项工作是否符合伦理道德发生了意见分歧。他们对于这些方法到底有多么接近成为疾病的治疗手段也存在争执。

3月19日Nature网站上发布了一份呼吁暂停这类研究的评论文章，科学家表示这些技术挑战表明了这一领域并不成熟，因此支持了暂停所有人类生殖细胞改造研究的这一观点。中山大学胚胎编辑论文引发科学界巨大争议

（生物通：张迪）

原文摘要：

Efficient Gene Disruption in Cultured Primary Human Endothelial Cells by CRISPR/Cas9

Rationale: The participation of endothelial cells (EC) in many physiological and pathological processes is widely modeled using human EC cultures, but genetic manipulation of these untransformed cells has been technically challenging. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/Cas9 technology offers a promising new approach. However, mutagenized cultured cells require cloning to yield homogeneous populations and the limited replicative lifespan of well-differentiated human EC presents a barrier for doing so.

Objective: To create a simple but highly efficient method using CRISPR/Cas9 to generate bi-allelic gene disruption in untransformed human EC.

Methods and Results: To demonstrate proof-of-principle we used CRISPR/Cas9 to disrupt the gene for the class II transactivator (CIITA). We used endothelial colony forming cell (ECFC)-derived EC and lentiviral vectors to deliver CRISPR/Cas9 elements to ablate EC expression of class II MHC molecules and with it, the capacity to activate allogeneic CD4+ T cells. We show the observed loss-of-function arises from bi-allelic gene disruption in CIITA that leaves other essential properties of the cells intact, including self-assembly into blood vessels in vivo, and that the altered phenotype can be rescued by re-introduction of CIITA expression.

Conclusions: CRISPR/Cas9-modified human EC provides a powerful platform for vascular research and for regenerative medicine/tissue engineering.