基因组编辑使遗传病止步于受孕前

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基因组编辑使遗传病止步于受孕前

最近，英国巴斯大学生物学&生物化学系的科学家们，开发出一种新技术，将简化生物医学研究，并且有望在受孕之前预防遗传性疾病的发生。相关研究结果最近发表在Nature旗下子刊《Scientific Reports》，在这项研究中，科学家使用“分子剪刀”，编辑受精过程中的小鼠卵子或精子DNA。基因编辑是近年来发展起来的可以对基因组完成精确修饰的一种技术，自从该技术出现以来，科学家们一直致力于将该技术应用于人类遗传病的研究与治疗。此前，分别在Cell Research和PLOS ONE发表的两项研究，展示了用基因组编辑技术，编辑精原干细胞的基因组，来治疗遗传性疾病。相关阅读：2篇论文利用基因组编辑治疗遗传疾病。

最近，英国巴斯大学生物学&生物化学系的科学家们，开发出一种新技术，将简化生物医学研究，并且有望在受孕之前预防遗传性疾病的发生。相关研究结果最近发表在Nature旗下子刊《Scientific Reports》，在这项研究中，科学家使用“分子剪刀”，编辑受精过程中的小鼠卵子或精子DNA。研究人员使用Cas9酶，切开基因组中的一个精确点，从而使他们能够准确地抑制一个特定基因。这使得科学家们能够在接近1个月的时间内制备出一个“基因敲除”小鼠模型，来研究特定基因的功能，而使用常规技术则需要6个月。

这一强大的工具，将会加快生物医学研究，并有望减少基础医学实验中所用动物的数量。本文资深作者、哺乳动物分子胚胎实验室的Tony Perry博士解释说：“我们真的为这项研究感到兴奋。此前，在已确定的胚胎中已经证明了这一技术，但是我们表明，我们能够在受精前后、胚胎正要开始发育的时候，准确地编辑精子或卵子中的基因。”“Cas9酶通过切割基因组中一个精确点上的DNA而起作用。细胞能够修复这个切口，但是会在重新连接它们之前咬掉磨损的末端，从而破坏了该基因的功能。”

“这一技术有许多令人兴奋的潜在应用。它可以为牲畜提供抗病性，或者可能提供一种方法，在临近怀孕的时候预防严重的遗传性疾病，例如让致命遗传疾病（如囊性纤维化）携带者孕育健康婴儿，而避免了把疾病传递给后代的风险。”研究人员预期，也可以用这种方法，将一些大型动物的器官移植到人类体内，通过使器官免疫隐形，从而避免发生排斥反应问题。Perry博士补充说：“对于等待免疫匹配器官的移植外科医生和患者来说，这是一个梦想。这意味着，有一天可能移植这些工程器官——即使直到一个相配的人类器官出现，并挽救更多的生命。”

原文：Asymmetric parental genome engineering by Cas9 during mouse meiotic exit

Abstract: Mammalian genomes can be edited by injecting pronuclear embryos with Cas9 cRNA and guide RNA (gRNA) but it is unknown whether editing can also occur during the onset of embryonic development, prior to pronuclear embryogenesis. We here report Cas9-mediated editing during sperm-induced meiotic exit and the initiation of development. Injection of unfertilized, mouse metaphase II (mII) oocytes with Cas9 cRNA, gRNA and sperm enabled efficient editing of transgenic and native alleles. Pre-loading oocytes with Cas9 increased sensitivity to gRNA ~100-fold. Paternal allelic editing occurred as an early event: single embryo genome analysis revealed editing within 3 h of sperm injection, coinciding with sperm chromatin decondensation during the gamete-to-embryo transition but prior to pronucleus formation. Maternal alleles underwent editing after the first round of DNA replication, resulting in mosaicism. Asymmetric editing of maternal and paternal alleles suggests a novel strategy for discriminatory targeting of parental genomes.

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