研究表明,脆性X染色体综合征的神经元可以恢复
脆性X染色体综合征是男性智力残疾最常见的原因,每3600个出生的男孩中就有一个患有脆性X染色体综合征。该综合征还会导致自闭症的特征,比如社交和沟通障碍,以及注意力问题和多动症。目前,这种疾病还没有治愈方法。
脆性X并发症状是由X染色体上的FMR1基因突变引起的,该基因突变阻止了该基因的表达。在大脑发育过程中fmr1编码蛋白的缺失已被证明会导致儿童的过度兴奋性神经元与该综合征相关。现在,Whitehead研究所的研究人员第一次使用他们开发的改进的CRISPR/Cas9系统,在受影响的神经元中恢复了脆性X综合征基因的活性,该系统可以去除甲基化(使突变基因关闭的分子标签),这表明这种方法可能被证明是针对异常甲基化引起的疾病的有用范例。
由怀特黑德生物医学研究所创始成员鲁道夫·杰尼施的实验室进行的研究,本周在杂志上在线描述了这一研究ob欧宝直播nba细胞这是第一个直接证据,表明从FMR1位点的特定片段中去除甲基化可以重新激活基因并拯救脆性X综合征神经元。
FMR1基因序列包括一系列三个核苷酸(CGG)重复,这些重复的长度决定了一个人是否会患上脆性X染色体综合征:一个正常版本的基因包含5到55个CGG重复,有56到200个重复的版本被认为产生某些综合征症状的风险更高,而那些重复超过200个的版本将产生脆性X染色体综合征。
到目前为止,FMR1中过量重复序列与脆性X染色体综合征之间的联系机制尚不清楚。但是Shawn Liu, Jaenisch实验室的博士后,该研究的第一作者细胞研究人员和其他人认为,覆盖在这些核苷酸重复序列上的甲基化可能在关闭基因表达方面发挥了重要作用。
为了验证这一假设,Liu使用他最近与Jaenisch实验室的博士后Hao Wu开发的基于CRISPR/ cas9的技术从FMR1重复序列中去除甲基化标记。这项技术可以从特定的DNA片段中添加或删除甲基化标记。去除标签后,FMR1基因的表达恢复到正常基因的水平。
“这些结果非常令人惊讶——这项工作几乎完全恢复了FMR1基因的野生型表达水平,”Jaenisch说,他主要隶属于怀特海研究所,他的实验室位于那里,他的研究也在那里进行。他也是麻省理工学院的生物学教授。他说:“通常,当科学家测试治疗干预时,他们只能实现部分恢复,所以这些结果是实质性的。”
重新激活的FMR1基因拯救了来自脆性X综合征诱导的多能干细胞(iPS)细胞的神经元,逆转了与该综合征相关的异常电活动。当获救的神经元被移植到小鼠的大脑中时,FMR1基因在神经元中至少保持活跃3个月,这表明纠正的甲基化在动物中可能是可持续的。
“我们证明了这种疾病在神经元水平上是可逆的,”刘说。“当我们从脆性X综合征iPS细胞中去除神经元CGG重复序列的甲基化时,我们实现了FMR1的完全激活。”
基于CRISPR/ cas -9的技术也可能用于其他由异常甲基化引起的疾病,包括面肩胛肱肌营养不良和印迹疾病。
“这项工作验证了靶向甲基化的方法基因Jaenisch说:“这将成为科学家们在其他疾病上遵循这种方法的范例。”
更多信息:X. Shawn Liu等。编辑哺乳动物基因组中的DNA甲基化,细胞(2016)。DOI: 10.1016 / j.cell.2016.08.056
“通过DNA甲基化编辑FMR1基因拯救脆性X染色体综合征神经元”细胞, 2018年2月15日在线。
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