基因编辑使研究人员能够纠正肌肉干细胞在DMD模型中的突变

2020-12-03 1106基因相关

基因编辑使研究人员能够纠正肌肉干细胞在DMD模型中的突变。杜氏肌肉萎缩症(DMD)是一种罕见但具有破坏性的遗传性疾病,会导致肌肉丧失和身体损伤。密苏里大学医学院的研究人员在一项小鼠研究中表明,被称为CRISPR的强大的基因编辑技术可能为终生纠正导致这种疾病的基因突变提供了手段。

基因编辑使研究人员能够纠正肌肉干细胞在DMD模型中的突变

患有DMD的儿童有一种基因突变,这种基因突变会中断一种称为dystrophin的蛋白质的产生。如果没有肌营养素,肌肉细胞就会变弱,最终死亡。许多儿童失去了行走的能力,呼吸和心脏功能所必需的肌肉最终停止工作。

"研究表明,CRISPR可以用来编辑掉动物模型中导致肌肉细胞早期死亡的突变,"MU医学院分子微生物学和免疫学系玛格丽特-普罗克特-穆利根医学研究教授、该研究的资深作者段东升博士说。"然而,有一个主要的担忧是复发,因为这些基因编辑的肌肉细胞会随着时间的推移而磨损。如果我们能纠正肌肉干细胞的突变,那么由编辑后的干细胞再生的细胞将不再携带突变。用CRISPR对肌肉干细胞进行一次性处理,就可以使再生的肌肉细胞持续表达dystrophin。"

研究内容

在与其他MU同事和来自国家转化科学推进中心、约翰-霍普金斯医学院和杜克大学的研究人员的合作下,Duan探索了来自小鼠的肌肉干细胞是否可以被有效编辑。研究人员首先通过AAV9将基因编辑工具传递到正常的小鼠肌肉中,AAV9是一种最近被美国食品和药物管理局批准用于治疗脊髓肌肉萎缩的病毒。

"我们将AAV9处理过的肌肉移植到一只免疫缺陷的小鼠身上,"Duan实验室的医学博士-博士项目学生、论文的主要作者Michael Nance说。"移植的肌肉首先死亡,然后从其干细胞中再生。如果干细胞被成功编辑,再生的肌肉细胞也应该携带编辑过的基因。"

研究人员的推理是正确的,因为他们在再生的肌肉中发现了丰富的编辑细胞。随后他们测试了DMD小鼠模型中的肌肉干细胞是否可以用CRISPR进行编辑。与他们在正常肌肉中发现的情况相似,病变肌肉中的干细胞也被编辑了。从这些被编辑的细胞再生的细胞成功地产生了营养素。

研究意义

"这一发现表明,CRISPR基因编辑可能为DMD和潜在的其他肌肉疾病的遗传突变提供了一种终身纠正的方法,"Duan说。"我们的研究表明,CRISPR可以用来有效编辑负责肌肉再生的干细胞。治疗负责维持肌肉生长的干细胞的能力可能为一次性治疗铺平了道路,这种治疗可以在患者的一生中提供基因编辑细胞的来源。"

基因编辑使研究人员能够纠正肌肉干细胞在DMD模型中的突变。随着更多的研究,研究人员希望这种以干细胞为靶点的CRISPR方法有朝一日可以为DMD儿童带来持久的治疗方法。

引用

University of Missouri-Columbia. "Gene editing enables researchers to correct mutation in muscle stem cells in DMD model: Correction of mutation in muscle stem cells with CRISPR editing may pave the way for lifelong treatments for muscular dystrophy." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 September 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190917115430.htm.

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