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CRISPRCas13,治疗肌营养不良
CRISPRCas13蛋白为肌营养不良症患者带来福音
什么是肌营养不良症?肌营养不良症症状,英文名:Facioscapulohumeralmusculardystrophy,简称:FSHD,是一种遗传性肌肉疾病,受其影响最严重的是脸,肩,上臂等部位的肌肉。
FSHD肌营养不良症症状在医学文献中,这种疾病被称为面肩肱型肌营养不良症。肌营养不良症是一组遗传性骨骼肌变性疾病,肌肉的损失并不局限于面部、肩胛骨和肱骨,病理上以骨骼肌纤维变性、坏死为主要特点,临床上以缓慢进行性发展的肌肉萎缩、肌无力为主要表现,部分类型还可累及心脏、骨骼系统。
FSHD是最常见的进行性肌肉疾病之一,影响到全球至少50万人。由于FSHD由于表现不同和缺乏认识而经常误诊,因此实际患病率可能要高得多。大约三分之二的病例是父母遗传的。三分之一的FSHD似乎是自发遗传突变的结果。
肌营养不良症FSHD遗传学原理目前,FSHD被认为是由一个叫DUX4的基因引起的。与其他遗传病的基因不同,DUX4本身并没有突变。事实上,它通常被锁起来,保持沉默,这样基因就永远不会被打开。DUX4从未打开的原因,是因为它是一个重复的DNA元素,这意味着基因反复重复,形成一个长链,称为D4Z4,通常重复次;然而,FSHD患者通常重复不到10次。
这张图显示了4个D4Z4单元的连续外观。橙色是DUX4基因。蓝色三角形是D4Z4的一个链节。
为什么短D4Z4链会导致DUX4打开?答案还不清楚,但有一个观点,通常基因组中重复的元素会压缩,使DNA折叠得非常紧密,就像纱线的骨架。当DNA全部被卷起时,DUX4无法打开。一般情况下,细胞知道要把DUX4压缩,但有时却不知道。
我们过去认为只有当D4Z4链少于10个时,DUX4才会解压。但凡事都有特例,这条规则也有例外。例如,,但我们发现有超过10个重复的患者组。
这些病人发生了一些不同的情况。研究人员发现,另一个基因SMCHD1(SMOTCH)的突变导致了第二种FSHD,称为FSHD2。
FSHD2仍由DUX4引起;正是这样,SMCHD1是压缩机制中非常重要的一部分。如果SMCHD1不能正常工作,DUX4纱的骨架仍会分解,对细胞造成破坏。
将SMCHD1确定为FSHD2的病因,这再次证明DUX4在肌肉萎缩的发生中起着核心作用。但仍有很多东西需要研究。FSH研究之友帮助资助了一些研究,使前面的设想成为可能。8年前,人们还不确定DUX4是否会导致这种疾病,没有人听说过SMCHD1,而D4Z4只是实验室笔记本上的三角形。
肌营养不良症能治好吗?
由于FSH研究之友的支持、捐赠,科学家可以继续进行针对FSHD治疗或治愈的开创性研究。
CRISPR技术的进步导致了分子生物学的一场革命,它提供了精确校正所需DNA序列的机制,从而为开发精确的基因疗法铺平了道路。
利用新的CRISPR技术,我们乐观地认为FSHD是一种可治疗的疾病。MagigenCRISPRCas13蛋白也可以助解决之道一臂之力。
利用CRISPRCas13蛋白沉默dux4mRNA,治疗肌营养不良症项目负责人:AfroozRashnonejadPhD,PostdoctoralScientist,CenterforGeneTherapy,TheResearchInstituteatNationwideChildrensHospital
传统的CRISPRCas9蛋白介导的基因编辑方法依赖于在特定染色体位置,切割突变的DNA序列,并用新的DNA序列修复或替换编辑的区域。理想情况下,CRISPRCas9系统将设计成仅在预期位置切割基因组,从而仅纠正致病病变,同时避免在其他地方切割基因组。
尽管这种方法具有高度的特异性,但脱靶效应仍然是一个值得