阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的研究人員透過減少有害DNA 缺失和增強修復機制，提高了CRISPR 基因編輯的安全性，從而推動了更安全的基因治療。他們開發的一種簡單而穩健的策略有助於提高CRISPR基因編輯的安全性和準確性，這種工具已被批准用於臨床治療遺傳性血液疾病。

這種方法解決了CRISPR技術的一個關鍵問題：在特定點切割基因組，然後再重新接合，這本身就存在著破壞DNA的風險，可能會造成大規模、不可預測的破壞。

為了緩解這個問題，由卡塔赫納科技大學幹細胞生物學家李默領導的團隊研究了在人類幹細胞中進行CRISPR編輯後導致大量基因組缺失的DNA修復途徑。

透過分析，他們發現了一種被稱為”微同源物介導的末端連接”（MMEJ）的過程，這是一種容易出錯的機制，雖然能夠修復DNA 的斷裂，但往往會留下大的缺失。

研究人員分析了與MMEJ 過程有關的各種基因，發現有兩個基因在這些不必要的刪除事件中起著核心但相反的作用。其中一個名為POLQ的基因被證明會加劇CRISPR編輯後的大缺失風險。而另一個名為RPA的基因則成為具有保護作用的基因組守護者。

透過使用抑制POLQ的藥物或透過提高RPA表現的基因技術來操縱這些基因，KAUST團隊就能在不影響基因組編輯效率的情況下減少有害大缺失的發生，從而保持編輯後幹細胞基因組的完整性。

“這種簡單易用的方法可以減少這些有害的DNA大缺失發生的幾率，”李默實驗室的前博士生袁寶磊說，他與實驗室的畢崇偉和田業騰是這項研究的設計者之一。

此外，研究還發現這些幹預措施還能提高同源定向修復的效率，而同源定向修復機制因其能夠在不增加意外突變的情況下實現精確的基因組編輯而聞名。

在涉及幹細胞的實驗中，這一點非常明顯，這些幹細胞攜帶與鐮狀細胞疾病和威斯科特-阿爾德里奇症候群（Wiskott-Aldrich Syndrome）這兩種遺傳性血液疾病有關的兩個基因突變。透過調節POLQ或RPA，研究人員在這些細胞中實現了高度精確和可靠的基因編輯。

李說，這些發現標誌著在完善CRISPR技術方面邁出了重要一步。他說：”這確實令人興奮，因為這意味著我們離更安全、更有效地治療遺傳疾病越來越近了。”

隨著這項創新策略的臨時專利申請，該團隊將繼續探索更多不良突變背後的機制，並磨練技術，使CRISPR 更安全、更有效率。

“實現高效和安全仍然是一個需要進一步開發的挑戰，”李說，”我們的實驗室始終站在最前沿，尋求新穎的解決方案。”

DOI: 10.1186/s12915-024-01896-z

編譯來源：ScitechDaily