一个简单新策略提高了CRISPR基因编辑的安全性和精确性

一项新的突破性策略加强了CRISPR编辑，最大限度地减少了大的缺失，提高了基因修饰的安全性和准确性。

　　

KAUST的研究人员通过减少有害的DNA缺失和增强修复机制，提高了CRISPR基因编辑的安全性，朝着更安全的基因治疗迈进。

KAUST科学家开发的一种简单而强大的策略可以帮助提高CRISPR基因编辑的安全性和准确性，CRISPR基因编辑是一种已经被批准用于治疗遗传性血液疾病的临床工具。

这种方法解决了CRISPR技术的一个关键问题:在特定的点切割基因组，然后重新连接它，这本身就有可能以一种可能导致大规模和不可预测的破坏的方式破坏DNA。

为了缓解这一问题，由KAUST干细胞生物学家Mo Li领导的一个团队研究了在人类干细胞中进行CRISPR编辑后导致大量基因组缺失的DNA修复途径。

通过分析，他们发现了一种被称为微同源介导末端连接(microhomology-mediated end joining, MMEJ)的过程，这是一种容易出错的机制，虽然能够修复DNA的断裂，但通常会留下大量的缺失。

关键基因发现

科学家们调查了与MMEJ过程有关的各种基因，发现了两个在这些不希望发生的缺失事件中起着核心作用，但却相反的作用。

一种名为POLQ的基因被证明会加剧CRISPR编辑后大量缺失的风险。另一种被称为RPA，作为具有保护作用的基因组守护者出现。

通过使用抑制POLQ的药物或通过提高RPA表达的遗传技术来操纵这些基因，KAUST团队能够在不影响基因组编辑效率的情况下减少有害的大缺失的发生，并在这样做时保持编辑干细胞的基因组完整性。

“这种易于使用的方法可以减少这些有害的大DNA缺失发生的机会，”Mo Li实验室的前博士生Baolei Yuan说，参与研究的还有Mo Li实验室的Chongwei Bi和Yeteng Tian。

加强修复机制

此外，这些相同的干预措施被发现可以提高同源定向修复的效率，这种机制以其能够在不增加意外突变的情况下实现准确的基因组编辑而闻名。

在涉及干细胞的实验中，这一点很明显，这些干细胞携带与镰状细胞病和Wiskott-Aldrich综合征相关的两个基因突变，这两种基因都是遗传性血液疾病。通过调节POLQ或RPA，研究人员在这些细胞中实现了高度精确和可靠的基因编辑。

这些发现标志着在完善CRISPR技术方面迈出了重要的一步。Mo Li说:“这真的很令人兴奋，因为这意味着我们正在接近更安全、更有效的遗传疾病治疗方法。”

随着这一创新策略的临时专利申请的提交，该团队继续探索更广泛的不良突变背后的机制，并磨练其技术，使CRISPR更安全、更有效。

“实现高效率和安全性仍然是一个需要进一步发展的挑战，”Mo Li说，“我们的实验室一直走在前沿，寻找新的解决方案。”

参考文献:“Modulation of the microhomology-mediated end joining pathway suppresses large deletions and enhances homology-directed repair following CRISPR-Cas9-induced DNA breaks” by Baolei Yuan, Chongwei Bi, Yeteng Tian, Jincheng Wang, Yiqing Jin, Khaled Alsayegh, Muhammad Tehseen, Gang Yi, Xuan Zhou, Yanjiao Shao, Fernanda Vargas Romero, Wolfgang Fischle, Juan Carlos Izpisua Belmonte, Samir Hamdan, Yanyi Huang and Mo Li, 29 April 2024, BMC Biology.