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CRISPR基因编辑发现治疗镰状细胞性贫血的可能方法

(纳闻记者李文瑞综合报导)

新南威尔士大学 (UNSW) 的研究人员通过 CRISPR(DNA 编辑)技术发现了镰状细胞性贫血和 β 地中海贫血(常见的遗传性贫血)背后的机制,这一发现有望用于未来的治疗。

“我们可以利用对机制的这种理解来帮助我们寻找新的治疗方法——这是难题的关键部分,”共同主要作者 Assoc。 来自新南威尔士大学的凯特昆兰教授说。

镰状细胞性贫血 (SCA) 和 β 地中海贫血 (BTHAL) 是由改变成人基因的突变引起的,这些基因携带有关如何制造功能性血红蛋白的指令。

血红蛋白是指红细胞中的一种蛋白质,可将氧气从肺部输送到身体,由四个亚基组成,其中两个称为 α,两个亚基称为 β。

SCA 和 BTHAL 影响产生血红蛋白 β 亚基的基因。 这种变化导致红细胞从圆形甜甜圈形状变为异常镰刀形状。 镰刀形红细胞携带氧气的效率较低,可能导致血管阻塞和硬化,从而导致器官损伤和过早死亡。

“有趣的是,当孩子出生时,他们一开始并没有表现出疾病症状,即使他们有突变,”昆兰说。

她说,这是因为有胎儿珠蛋白基因和成人珠蛋白基因,不同的基因在人生的不同时期被激活。

在子宫中,胎儿珠蛋白基因被打开,产生功能性蛋白质。 然而,在分娩后的第一年,胎儿基因会“关闭”,而成人基因会“开启”。

对于患有 SCA 和 BTHAL 的患者,这将意味着功能性胎儿珠蛋白减少和异常成人珠蛋白增加,并出现症状。

有趣的是,由于另一种有益的基因突变使胎儿珠蛋白基因在他们的一生中保持“开启”,一些 SCA 患者已经发生了相反的现象。

新南威尔士大学博士生 Sarah Tropfer 整理了受 SCA 影响但终生表达胎儿珠蛋白的患者的遗传信息,并比较了他们基因组的异同。

“莎拉比较了删除 [areas where DNA are deleted and shorter compared to normal DNA] 在许多不同患者的基因组中,”昆兰说。 “她发现所有这些患者的基因组中都删除了一个非常小的区域。”

然后,Tropfer 使用 CRISPR 基因编辑复制了一些缺失,并将这些缺失引入实验室的细胞中,以测试它们会产生的影响。

CRISPR是一种允许切割和修改DNA区域的技术,“它本质上是一种工具,可以确定基因在活细胞内的作用,”昆兰说。

研究小组发现,启动子中的一个小缺失,即“开启”成人珠蛋白基因的一段 DNA,显着增加了胎儿珠蛋白的产生并减少了成人珠蛋白的产生。

“实际上,通过删除成人珠蛋白‘开启开关’,我们使胎儿珠蛋白‘开启’激活。”

昆兰说,她对这一发现感到惊讶,因为“许多人多年来一直在研究这些突变,因此认为有一个统一的假设可以解释它们,而不是它们都通过不同的机制起作用的想法对于该领域来说将是令人惊讶的。 ”

“虽然我们假设可能存在一种机制,但我们没想到它会如此清晰地出现——我们认为它可能会比我们最初想象的更复杂。”

该团队写道,他们的发现可能很有希望作为 SCA 患者的基因疗法。

作者建议,针对成人血红蛋白基因的启动子,“可能与突变结合”破坏关闭胎儿血红蛋白基因的阻遏物,“可能产生协同效应”以改善基因治疗。

显示功能性红细胞的图像。 镰状细胞性贫血 (SCA) 和 β 地中海贫血 (BTHAL) 是由成人基因突变引起的,这些基因携带产生红细胞的指令并导致它们改变形状。  (Lightspring/Shutterstock)