新工具確定了將基因引入人類DNA的安全位置
聖裘德兒童研究醫院的科學家們已經開發出一種工具，可以找到將基因引入人類DNA的安全位置。該工具是提高基因和細胞療法安全性和有效性過程中的一個早期步驟。這項研究最近發表在《基因組生物學》雜誌上。
“我們已經創建了編輯基因組的地圖，”共同通訊作者、聖裘德血液學系的Yong Cheng博士說。”通過這個工具，我們提供了一種新的方法來確定安全整合基因盒的地方。我們創建了一步一步的指示，所以任何人都可以按照步驟，輕鬆找到特定組織中的安全港灣位置。”
基因療法，即給病人一個功能失調的基因副本，在治療一些遺傳性疾病方面已初步成功。然而，該領域一直存在著安全問題，例如無意中激活了一個致癌基因，在一些病人身上引起了癌症。
因此，科學家們一直在尋找基因組中的”安全港灣”，或者說是可以引入一個基因而不會導致癌症或其他問題的位置。研究人員開發了一個管道，利用來自特定組織（如血細胞）的基因組和表觀遺傳學信息來搜索安全港灣位置。
共同第一作者Dewan Shrestha（左），通訊作者Yong Cheng博士（中），以及共同作者Ruiqiong Wu（右）。資料來源：聖裘德兒童研究醫院
該工具使用來自1000個基因組計劃的數據，對健康人之間高度可變的DNA序列進行比較。研究人員推斷，如果一個DNA區域在健康人中經常被刪除或插入，那麼它很可能也能被基因療法安全地修改。
Cheng說：”我們的方法是一種以組織特異性方式確定基因組安全港的新方法。沒有人從這個角度嘗試過。我們的第一步是找到在健康個體中顯示出高頻率插入或刪除的基因組位點。”
如果單細胞中的DNA是一根繩子，它將有兩米長。但是除了線性序列之外，DNA可以利用染色質（與DNA相關的蛋白質）循環成複雜的三維結構，以適應細胞內。就像繩子一樣，DNA可以有影響其功能的循環。聖裘德的工具在搜索可訪問的安全港灣站點時考慮到了這些環路和其他結構的存在。
Cheng說：”我們的工具評估了DNA的三維結構，因為人類的DNA不是一個一維的線性結構，它實際上是三維的，因此，在DNA的線性序列中，DNA的部分可能離得很遠，但由於三維結構的循環，在物理上可能是彼此相鄰的。在這種情況下，3D的接近程度比線性距離更重要”。
“安全的基因治療需要兩件事，”Cheng說。”第一，保持新基因的高度表達。第二，整合需要對正常的人類基因組產生最小的影響，這是人們進行基因治療的一個主要關注點。”
科學家們發現，放置在他們的工具所確定的安全港灣位置的基因隨著時間的推移保持了它們的表達。研究人員還表明，如果他們把一個基因放到他們的工具所確定的安全港區域之一，它對附近基因的影響比經典的安全港所在位置來得小。
這個工具被稱為基因組學和表觀遺傳學指導的安全港灣映射器（GEG-SH mapper），可免費使用：