使用CRISPR的人体种系编辑

由玛丽传动装置

玛丽传动

注意:此博客发布后,一个生物XIV预印刷品那些问题释放了同源间重组的结论。此博客尚未以响应本文更新。

任何暗示克里普尔克在人类胚胎中的编辑已经过媒体覆盖的风暴。但本文出版了8月2日本质上,让我们更多地谈论,因为它代表了促进疾病突变的克里普尔种系编辑的另一步。但我们真的有多近,这篇论文提出了什么新问题?我们将通过纸张筛选,了解Shoukhrat Mitalipov和他的同事所取得的内容,以及该领域如何从这项工作开始。

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让我们从纸张开始:马等人。有兴趣纠正常染色体显性突变mybpc3.导致肥厚性心肌病变。一个成年男性,杂合4bp删除mybpc3.捐赠皮肤,血液和精液样本。马等人。设计的质粒含Cas9和两种不同GRNA.,并用诱导的来自患者制成的诱导多能干细胞的SSODN修复模板将它们电穿孔。随着第一个GRNA,他们注意到了低编辑效率,总靶向效率仅为27.9%同源导向修复(HDR)发生在41.2%的编辑细胞中。第二GRNA的结果甚至降低:13.1%的靶向效率,仅具有HDR的编辑细胞中仅为13.1%。

马等人。通过GRNA 1向前移动,在18小时后,在S期子杆菌中进行显微注射实验。他们观察到比IPSC的更高的靶向效率,而是用马眼教徒的警告。为了规避这个问题,将Crisprpermer与精子共注入M相卵母细胞,从而允许修复在DNA复制之前进行。实际上,他们观察到,受精后3天,41/42胚胎是非马赛克。

自Ma等人以来设计了具有两个同义突变的修复模板,以将其与野生型等位基因区分开,它们能够区分从模板的修复与母体的修复mybpc3.等位基因。有趣的是,他们发现胚胎经历了由MA等人提供的单链寡核苷酸(SSODN)模板的修复,而是来自母亲的野生型等位基因(图1)。72.4%的胚胎携带两个野生型副本mybpc3.(与未经处理的对照的47.4%。)27.6%的胚胎在突变部位携带吲哚,表明修复通过NHEJ而不是HDR进行。

CRISPR EMBROFO修复

在后续表征研究中,编辑的胚胎以类似的速率进行胚泡阶段,以对未经处理的对照进行类似的速率。马等人。在胚胎中的23个潜在的脱靶编辑位点进行测序,以及胚胎衍生-ES细胞的整体外壳测序。它们在选定的对照和CRISPR-Cas9注入胚胎中也进行了全基因组测序。在所有情况下,他们都没有观察到归因于CRISPR编辑的非目标效果。

结论和影响

本文的一个引人注目的特征是使用提供的SSODN模板进行胚胎的故障。In fact, this finding led the authors to title the paper “Correction of a pathogenic gene mutation..” rather than using term ‘editing.’ While repair using endogenous chromosomal DNA is appealing for heterozygous mutations, it will clearly be much more challenging for homozygous mutations. Moreover, introducing new DNA seems impossible with current tools, thus quieting some fears about the creation of “designer babies.”

编辑之间的差异IPS细胞如果我们的社会决定在疾病预防案件中允许允许种系编辑,胚胎为胚胎进行研究,胚胎进行案例。但是,重要的是要考虑已经过了测试的CRISPR替代方案适用于许多情况。在肥厚性心肌病和其他遗传疾病的情况下,预注入的遗传诊断(PGD)筛选胚胎,以发现那些不携带给定的主要疾病引起的基因的那些,或者只携带一种隐性基因的拷贝。马等人。声称Crispr仍然有助于增加可行的胚胎,特别是在母亲的情况下,鸡蛋检索常常导致较少的鸡蛋。然而,这种治疗的潜在惊人的成本在牺牲IVF的牺牲之上使得目前的令人说服力不太令人信服。

围绕基于CRISPR的疗法的另一个问题是定义偏离目标编辑或镶嵌的测试水平。虽然MA等人。看着各种预测的偏离目标效果,它们将整个基因组测序限制为小百分比的编辑胚胎。由于产生的胚胎未被用于建立怀孕,因此研究人员能够检查每个单独的卵泡以确定其基因型。然而,IVF不可能对该详细分析,因为大多数细胞都需要适当的开发。Ma等人。的实验表明了马赛克率为3%,在考虑临床应用之前,这种速率需要很多。

重要的是要考虑更广泛适用于CrispRpRefline编辑的问题。自然新闻提到了mybpc3.研究中使用的GRNA几乎没有预测偏离目标效果,但这优势可能不会转移到我们想要瞄准的所有基因。此外,随着目标编辑率随着GRNA对GRNA的差异很大,目前尚不清楚该研究将在编辑成功率方面下降。如果疾病等级胚胎的百分比增加了60%,那么Crispr仍然是一个特定的疾病吗?遗憾的是,鉴于胚胎和IPS模型中Crispr修复之间的差异,似乎胚胎研究是回答效率和适用性问题的唯一途径。鉴于围绕这些研究的道德和道德担忧,科学家谨慎行事至关重要,并从监管和伦理委员会组成的监管和道德委员会的监督委员会是至关重要的。

浅谈非生物学家朋友的研究

像我一样,你可能看过这项研究(以及各种文章和评论)弹出推特Facebook,由生物学家和非生物学家共享。鉴于本研究的公众意义,我们有义务尽可能公开,准确地讨论它。我们必须注意到CRISPR不是一个“魔法子弹”:它的使用将永远带来一些不确定性。

随着能力的生物学家理解本文的结果,我们应该愿意在我们看到它时纠正炒作。本文代表了我们了解如何在胚胎中表现的理解,但也表明我们可以考虑种类编辑临床应用之前需要更多的实验。虽然本文代表了CRISPR字段中向前迈出了大量的一步,但重要的是要记住,该研究没有实现的任何最终目标,这些目标不适用于PGD等技术。


参考

马,洪,等。“纠正人胚胎中的致病基因突变。”自然。2017年8月2日epub。DOI:10.1038 / Nature23305。PubMed.PMID:28783728

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