新的DNA修复试剂盒成功修复患者源性细胞中的遗传性疾病

使用一种可能改变游戏规则的DNA修复工具包，在患者肾细胞中修复了导致儿童和年轻人衰弱的遗传性肾脏疾病的基因突变。这项由布里斯托大学的科学家们开发的研究成果发表在核酸研究．

在这项新的研究中，这个国际团队描述了他们如何创造了一种DNA修复工具，从基因上修复有缺陷的足多素，这是遗传性类固醇耐药肾病综合征(SRNS)的常见遗传原因。

Podocin是一种通常位于特化细胞表面的蛋白质肾细胞对于肾脏功能．然而，有缺陷的足docin会滞留在细胞内，永远无法到达表面，最终破坏足细胞。由于这种疾病不能用药物治愈，基因疗法可以修复基因突变引起有缺陷的足臼蛋白给患者带来了希望。

通常，人类病毒已被用于基因治疗应用进行基因修复。它们被用作“特洛伊木马”，进入携带错误的单元格。目前占主导地位的病毒系统包括慢病毒(LV)、腺病毒(AV)和腺相关病毒(AAV)，这些都是相对无害的病毒，很容易感染人类。然而，这些病毒都有相同的限制，即它们在病毒壳内的空间受到限制。这反过来又限制了它们可以运送的货物数量，即有效基因修复所需的DNA试剂盒，这大大限制了它们在基因治疗中的应用范围。

通过应用合成生物学技术，由布里斯托尔生物化学学院的Francesco Aulicino博士和Imre Berger教授领导的团队重新改造了杆状病毒，这是一种对人类无害的昆虫病毒，不再受有限的装载能力的限制。

领导这项研究的弗朗西斯科·奥里奇诺博士说:“杆状病毒与LV、AV和AAV的区别在于，它们没有包裹在货物空间里的坚硬外壳。”杆状病毒的外壳就像一根中空的棍子——当病毒载量增加时，它就会变长。这意味着需要更多复杂的工具来修复遗传缺陷可由杆状病毒传递，使其比常用的系统更通用。

首先，杆状病毒必须具备穿透人体细胞的能力，而通常情况下杆状病毒无法穿透人体细胞。“我们用蛋白质修饰杆状病毒，使其能够非常有效地进入人类细胞，”奥里奇诺博士解释说。这种改良的杆状病毒被认为是安全的，因为它只能在昆虫中繁殖，而不能在人类细胞中繁殖。然后，科学家们用他们设计的杆状病毒传递比以前可能的更大的DNA片段，并将它们构建到一系列人类细胞的基因组中。

人类基因组中的DNA由30亿个碱基对组成约25.000个碱基对基因它为细胞功能所必需的蛋白质编码。如果我们的基因中出现了错误的碱基对，就会产生错误的蛋白质，从而使我们生病，导致遗传疾病。基因疗法有望通过纠正我们基因组中的这些错误，从根源上修复遗传疾病。基因编辑方法，特别是基于CRISPR/ cas的方法，通过实现碱基对精度的基因修复，极大地促进了该领域的发展。

该团队使用了患者衍生的足细胞，在基因组中携带致病错误，以证明他们的技术的能力。通过创建一个DNA修复工具包，包括蛋白质剪子和引导剪子的核酸分子，以及替换有缺陷基因的DNA序列，该团队用单个工程杆状病毒传递了一个健康的足docin基因拷贝，并与CRISPR/Cas机器一起，以碱基对精度将其插入基因组。这能够逆转致病表型，并使足毒素恢复到细胞表面。

Imre Berger教授解释说:“我们以前用杆状病毒感染培养的昆虫细胞，以产生重组蛋白，用于研究它们的结构和功能。”这种方法被称为MultiBac，由伯格实验室开发，已在世界各地的实验室中成功地制造出具有许多亚基的非常大的多蛋白复合物。“MultiBac已经利用杆状病毒外壳的灵活性，将大片段DNA传递到培养的昆虫细胞中，指示它们组装我们感兴趣的蛋白质。”当科学家们意识到同样的特性可能会改变人类的基因治疗细胞之后，他们开始着手创建他们在出版物中描述的新系统。

奥利奇诺博士补充说:“有很多途径可以利用我们的系统。除了podocin修复，我们还可以在very中同时纠正许多错误不同的地方通过使用我们的单杆状病毒传递系统和最新的编辑技术，在基因组中高效地进行。”

“SRNS是影响肾脏的一种较为常见的遗传疾病”，医学研究领域的权威专家Moin Saleem教授说基因治疗的遗传性肾病布里斯托肾脏医院。SRNS的特征是在幼年时出现肾衰竭，导致患者生活质量严重下降。”

布里斯托肾脏大学肾细胞生物学教授加文·威尔士总结道:“这些结果非常令人鼓舞。这种由Berger团队开创的新方法不仅对SRNS有希望，而且对一系列其他肾脏遗传疾病也有希望，在这些疾病中，用目前的技术无法进行有效的基因修复。为临床应用实现一种新的载体系统还有很长的路要走，但我们相信所提供的优势使这是一项非常值得的事业。”

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