基因新闻 第187页

2017年3月11日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，来自美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的微生物学教授Bill Metcalf和博士后研究员Dipti Nayak首次记录了在古生菌（Archaea，也译作古细菌，或古菌）中使用CRISPR-Cas9介导的基因组编辑。他们的突破性工作有潜力在未来极大地加快研究这类有机体，包括对全球气候变化的影响。相关研究结果于2017年3月1日在线发表在PNAS期刊上，论文标题为“Cas9-mediated genome editing in the methanogenic archaeon Methanosarcina acetivorans”。

Nayak解释道，“在大多数情形下，作为我们的模式古生菌，乙酸甲烷八叠球菌（Methanosarcina acetivorans）的倍增时间是8到10小时，而大肠杆菌能够在大约30分钟内增殖一倍。这意味着进行遗传学研究和获得突变体能够需要数月时间，而同样的事情在大肠杆菌中开展仅需三天。在通常情况下，CRISPR-Cas9能够让我们做的事情就是加快这整个过程。它解决了一个重大的瓶颈：在这种古生菌中开展遗传学研究。”

Nayak继续说道，“再者，利用我们之前的技术，必须一步一步地引入突变。利用这种新的技术，我们能够同时引入多种突变。我们能够利用CRISPR指数级地扩大这个突变体产生过程。”

CRISPR起初是作为细菌和古生菌中的一种免疫防御系统发挥作用。通过鉴定出和储存短的外源病毒DNA片段，Cas蛋白能够在未来快速地识别这种DNA片段，也因此能够快速地破坏这种DNA片段，从而保护细菌和古生菌免受病毒再次入侵。

自从发现CRISPR-Cas9以来，它就经过改进在实验室中对基因组进行编辑。通过将Cas9与一种经过特定改造的向导RNA（gRNA）配合使用，这种CRISPR系统能够在任意位点上切割细胞的基因组以至于能够移除现存的基因或者加入新的基因。这种系统已被广泛地用于编辑真核系统，如酵母，植物，鱼，甚至人细胞。然而，在原核生物中使用这种系统遇到了障碍，这部分上是由于它们的不同的细胞过程。

为了在细胞中使用CRISPR系统，研究人员必须开发出一种将细胞偏好的DNA修复系统考虑在内的操作方法：在CRISPR“分子剪刀”切割染色体后，细胞的修复系统介入进来，通过一种能够被用来移除或添加附加的遗传物质的机制修复这种DNA损伤。在真核细胞中，这种修复机制为非同源末端连接（Non-Homologous End Joining, NHEJ）。尽管这种机制用于CRISPR介导的基因组编辑中，但是它往往在修复过程中产生遗传错误：作为DNA梯子中的横档，核苷酸经常在切割位点上被加入或移除。

NHEJ机制在包括古生菌在内的原核生物中是非常罕见的；相反，它们的DNA损伤更多的时候是通过一种被称作同源重组修复（homology-directed repair, HDR）的机制加以修复的。通过将DNA损伤与一种DNA模板进行比较，HDR机制获得一种“确定性的模板”，其最终结果能够被提前预测，并且能够按照研究人员的需要加以精确地调整。

Nayak解释道，在很多方面，HDR机制确实适合于基因组编辑：“由于NHEJ的存在，我们想要在真核生物中利用CRISPR-Cas9进行定向编辑。就这点而言，大多数古生菌菌株并没有NHEJ机制倒是个好消息，因此，它们的唯一能够修复DNA的途径就是这种确定性的同源修复机制（即HDR）。”

尽管看起来似乎违反直觉，Nayak和Metcalf的首批CRISPR-Cas9应用之一就是在乙酸甲烷八叠球菌中引入NHEJ机制。Nayak说，尽管通常不大适合用于基因组编辑，但是NHEJ也有优于HDR机制的地方：“如果你仅想要移除一个基因，如果不在乎如何移除…，那么NHEJ机制实际上更加高效。”

Nayak说，通过这种引入的NHEJ修复系统开展基因敲除研究，即单个基因被移除或沉默以便观察会产生什么变化和这个基因可能影响哪些过程，未来的研究将能够组装出乙酸甲烷八叠球菌和其他的古生菌物种的基因图谱。

Nayak说，“乙酸甲烷八叠球菌是遗传上最容易处理的古生菌菌株之一。产甲烷菌是一类每年产生几十亿吨这种强效温室气体的古生菌，在全球碳循环中发挥着关键的作用，因此显著地促进全球气候变化。”通过研究乙酸甲烷八叠球菌（也是一种产甲烷菌）和其他的有机体，Nayak和Metcalf希望能够更加深入地理解古生菌遗传学特征以及它们在更加广泛的环境过程中发挥的作用。

总之，这项研究代表着研究和操纵古生菌的一个激动人心的新方向。Nayak作出结论，“我们开展这项研究的目的在于确定在古生菌中进行CRISPR-Cas9基因组编辑是否是可行的。我们发现这不仅是可行的，而且它表现得非常好，甚至可与真核生物中的表现相比拟。”（生物谷 Bioon.com）

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原始出处：

Dipti D. Nayak, William W. Metcalf. Cas9-mediated genome editing in the methanogenic archaeon Methanosarcina acetivorans. PNAS, Published Online: 1 March 2017, doi:10.1073/pnas.1618596114.

图片来源：www.phys.org

2017年3月10日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自洛桑联邦理工大学的研究人员对一个庞大且神秘的人类蛋白质家族进行了一项基因组和进化研究，从而发现这些蛋白质或许能够调节人类基因组中数百万个转座子元件，相关研究也揭示了一个大型的物种特异性基因调节网络，该基因调节网络或许会影响人类机体生物学机制、健康和疾病等。

人类基因组中包含有数百万个来自于转座子元件中的序列，这种转座子遗传单元能够在机体基因组中不断“跳跃”，长期以来研究人员都认为转座子是基因组中的垃圾DNA，如今他们却发现，转座子能够影响多个基因的表达，然而研究者并不清楚转座子调节基因表达的范围和程度；这项研究中，研究人员就首次对350个人类蛋白组成的蛋白家族进行了广泛性的研究，结果发现，这些蛋白质能够同转座子之间建立一种复杂的相互作用机制从而创造出大型的人类特异性基因调节网络，同时研究者还追踪了上述蛋白的进化历时，这就为遗传学和药物开发等相关领域的研究提供了一种新的视野。

研究者Didier Trono表示，KZFPs是KRAB包含的锌指蛋白，此前我们发现能够作为KZFPs辅因子的蛋白能够参与到胚胎发育过程中转座子沉默的过程中去，如今通过对人类机体中KZFPs蛋白进行广泛性分析研究者重新追踪了该蛋白的进化历时并且鉴别出了其基因组靶点。同时研究者还结合系统发育学方法来研究有机体的基因组如何决定其生物学机制，通过对203个脊椎动物的基因组进行对比，研究者首次将KZFPs蛋白的起源锁定到了四足动物和空棘鱼的共同祖先，空棘鱼是一种从4亿年前进化而来的鱼类，KZFP转化元件系统的进化保守性或许就提示其具有一定的研究意义。

随后研究人员对大多数人类KZFPs蛋白的基因组靶点进行了图谱绘制，鉴别出了能够识别转座子元件的蛋白部分，研究者Trono说道，大部分的KZFPs都能够同转座子元件中的特殊基序结合，对于每一个KZFP而言，我们都会分配一个转座子元件亚型，同时我们还发现，一种转座子元件通常会同多个KZFPs蛋白相结合，而这就是一种高度组合性及多样性的系统。

研究者发现，KZFPs蛋白还能够在一种精巧的调节性调节平台中转换转座子元件，从而来影响基因的表达，而这似乎会在所有人类组织发育的所有阶段发生。当在4.2亿年前出现后，KZFPs就会以一种谱系特异性的方式快速进化，而其同转座子元件在宿主基因组中的蔓延似乎是同步的，这种同步近乎就会塑造人类基因调节网络。

Trono指出，KZFPs蛋白会促进人类生物学机制变得非常特殊，加上其在基因组中的靶点，KZFPs似乎会影响到人类生理学和病理学发病过程中的每一个单一事件，本文研究或许能够帮助研究人员鉴别出当前动物模型中的一些可能性缺点，而且还能够帮助构建出阐明人类机体基因发挥作用机制的精细化图谱。

最后研究者表示，本文研究阐明了人类机体基因调节的特异性维度特性，对于后期研究人类机体发育和生理学机制提供了新的研究线索，同时也给研究人员带来了巨大财富帮其阐明人类机体系统的感染如何引发诸如癌症等疾病的发生。（基因宝jiyinbao.com）

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原始出处：

Michaël Imbeault,Pierre-Yves Helleboid,Didier Trono. KRAB zinc-finger proteins contribute to the evolution of gene regulatory networks. Nature, 08 March 2017, doi:10.1038/nature21683

2017年3月10日/生物谷BIOON/—细胞面临着艰巨的任务。它们不得不熟练地将几米长的遗传物质塞进仅长5微米的细胞核中。这种折纸术让基因和它们的调节区域发生空间相互作用，从而能够影响人类健康和疾病。如今，一个国家研究小组开发出一种强大的新技术来绘制整个基因组的三维图谱。相关研究结果于2017年3月8日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Complex multi-enhancer contacts captured by genome architecture mapping”。

基因经激活后产生RNA和蛋白，然后当这些分子不再需要时，就会再次被关闭。基因和它的调节区域都是DNA序列，它们可能在线性的基因组中相隔较远的距离。这就给细胞带来挑战，这是因为这些区域通常需要接触才能够激活基因。

它也给试图理解生物学上的一个重要问题的科学家们带来困难：细胞如何决定哪些基因应当被激活，何时被激活？这种答案部分上依赖于将每个基因与它的调节序列进行匹配。但是DNA链太薄而不能够在显微镜下追踪它们，而且即便能够开展这种追踪，人们也需应付细胞核中的大量DNA。

如今，一种被称作基因组结构绘制（Genome Architecture Mapping, GAM）的新技术有助鉴定这些接触。它涉及对细胞或组织进行瞬间冻结，然后切割单个细胞核的薄片。接着，这个研究小组对每个细胞核薄片内的微量DNA进行测序，并利用一种被称作SLICE的数学模型鉴定出DNA链之间相互作用增加的“热点”。这个数学模型研究了不同的基因组区域（如基因和增强子等）出现在细胞核薄片中的频率，从而推断关于基因和激活它们的增强子的相对位置的信息。

论文共同通信作者Ana Pombo解释道，“一种类比可能是这样的；如果你想要理解学龄儿童如何与你进行互动，那么你可能在他们坐在食堂里或一起出现在操场时随机拍摄图片。如果你一个多月内拍摄多次，那么你将开始观察哪些学龄儿童经常挨着坐，哪些学龄儿童在玩耍时一起到处跑。这些随机图片可能让你知道这些学龄儿童的社交行为。”Pombo在英国医学研究委员会伦敦医学研究所开始这项研究，如今在德国马克斯-德尔布吕克分子医学中心柏林医学系统生物学研究所任职。

论文共同通信作者、意大利那不勒斯费德里克二世大学的Mario Nicodemi说，“利用数学方法从真实的相互作用中过滤出随机相遇是有可能做到的。” Nicodemi构想出这种数学模型，并且在他的博士生Antonio Scialdone的帮助下，开发出它。

在这项新的研究中，这个研究团队将这种方法用于小鼠胚胎干细胞中。他们希望它将有助揭示哪些基因的活性在一些非常严重的疾病中受到破坏。在一些疾病中，问题出现在基因序列中，但是在基因组其他地方发现的调节区域中存在的缺陷同样是危险的，而且是更难理解的。这些新的数据提供一系列新的猜测供研究人员详细检查。

尽管之前的研究已鉴定出双向接触，但是这种信息并没有揭示出这些接触多长时间发生一次，以及它们可能发生多大重要的作用。

论文共同第一作者Robert Beagrie说，“长期以来，人们一直在测量双向接触。这些研究经常表明你能够有一组不同的DNA元件，而且这些DNA元件彼此间成对地发生相互作用。利用这种新的方法，我们能够产生所有的我们自信发生群体相互作用的基因组区域的全基因组目录。”如今，这些研究人员能够可靠地定量检测发生活跃表达的基因组区域中的“三向接触（three-way contacts）”。

不过，利用GAM获得的最为显著的进展在于这些实验基于单个细胞（不论在组织中是常见的还是罕见的）开展的，并且追踪它们彼此在组织内的相对位置。现存的方法需要大量相同类型的细胞，这就使得很难研究罕见细胞类型的生物学特征和罕见的疾病类型。Pombo说，“将这种方法用于人组织样品中有巨大潜力来记录调节区域和它们的靶基因之间的接触，并且利用它理解基因变异和这种变异如何可能在某些方面改变核生物学。”

一些研究人员开始有兴趣利用这种技术探究当逆转录病毒将它们的DNA插入到宿主基因组中会发生什么。癌症科学家也热衷于构建肿瘤特定区域的DNA图谱。Nicodemi解释道，“通过探究GAM数据的独特性质，数学模型能够可靠地获得这些信息，从而为鉴定出多种可能在基因调节中发挥着关键性作用的群体相互作用。我们如今能够询问一个基因是同时接触它的所有增强子，还是一次接触一个增强子。我们知道很多在早期发育中发挥着重要作用的基因具有多种增强子。但是它们如何和为何调节基因仍然是尚待解答的问题。”（生物谷 Bioon.com）

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原始出处：

Robert A. Beagrie, Antonio Scialdone, Markus Schueler et al. Complex multi-enhancer contacts captured by genome architecture mapping. Nature, Published online 08 March 2017, doi:10.1038/nature21411.

2016年9月7日讯 /生物谷BIOON/ –最近一项研究发现在ER阳性乳腺肿瘤中基因外部的DNA序列不断积累突变可能是驱动这种疾病发展的重要推手。相关研究结果发表在国际学术期刊Nature Genetics上。

来自加拿大多伦多大学的研究人员领导了这项研究，高级科学家Mathieu Lupien表示：“通过研究在基因外部发现的DNA突变，我们发现基因外部的功能调控元件能够发生突变影响基因表达进而促进乳腺癌发育。”

多个研究机构组成的研究团队共同合作分析了在病人肿瘤中不断积累的DNA序列变化，这些变化与ER阳性乳腺癌细胞的表观遗传学特征有关。

“如果将基因比作基因组的光明之源，那么这项研究表明推动疾病发展的突变不仅会发生在灯泡上，还会直接改变灯的开关和调节器，也就是基因外部的功能性调控元件。”Dr. Lupien这样说道。

“我们不仅在基因内部，也在其他功能调控元件中寻找驱动疾病进展的突变，这样有助于扩展我们发现最佳生物标记物的能力，详细描述每个肿瘤的生物学基础，未来或可帮助病人找到更加准确的癌症治疗用药。”

Dr. Lupien的研究以2012年发表在国际学术期刊Nature Genetics上的一项研究为基础，之前研究揭示了44个已知的基因变异为何会增加乳腺癌风险。

不断加深对遗传变异和突变的了解可以促进科学向更加精确的临床检测的转化，进而为病人提供更加精确的疾病诊断。（基因宝jiyinbao.com）

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doi:10.1038/ng.3650 

Noncoding somatic and inherited single-nucleotide variants converge to promote ESR1 expression in breast cancer

Swneke D Bailey, Kinjal Desai, Ken J Kron, Parisa Mazrooei, Nicholas A Sinnott-Armstrong, Aislinn E Treloar, Mark Dowar, Kelsie L Thu, David W Cescon, Jennifer Silvester, S Y Cindy Yang, Xue Wu, Rossanna C Pezo, Benjamin Haibe-Kains, Tak W Mak, Philippe L Bedard, Trevor J Pugh, Richard C Sallari & Mathieu Lupien

Sustained expression of the estrogen receptor-α (ESR1) drives two-thirds of breast cancer and defines the ESR1-positive subtype. ESR1 engages enhancers upon estrogen stimulation to establish an oncogenic expression program1. Somatic copy number alterations involving the ESR1 gene occur in approximately 1% of ESR1-positive breast cancers2, 3, 4, 5, suggesting that other mechanisms underlie the persistent expression of ESR1. We report significant enrichment of somatic mutations within the set of regulatory elements (SRE) regulating ESR1 in 7% of ESR1-positive breast cancers. These mutations regulate ESR1 expression by modulating transcription factor binding to the DNA. The SRE includes a recurrently mutated enhancer whose activity is also affected by rs9383590, a functional inherited single-nucleotide variant (SNV) that accounts for several breast cancer risk–associated loci. Our work highlights the importance of considering the combinatorial activity of regulatory elements as a single unit to delineate the impact of noncoding genetic alterations on single genes in cancer.

2017年1月14日/生物谷BIOON/—在细胞中，DNA经转录产生RNA，而RNA为细胞表达蛋白提供遗传指令。基因组的大部分经转录产生RNA，但是仅有一小部分RNA确实是来自基因组的蛋白编码区域。

美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院宾州表观遗传学研究所主任、细胞与发育生物学教授Shelley Berger博士说，“为什么非编码区域会发生转录？它们的功能是未知的。”

Berger、她的实验室博士后研究员Daniel Bose博士研究了增强子对基因表达的调节。增强子是基因组的非编码区域，与基因组的蛋白编码区域相隔较远。增强子提高附近的蛋白编码基因的表达率，因此细胞产生更多的所需的蛋白分子。非编码RNA的一小部分是神秘的增强子RNA（enhancer RNA, eRNA）。它们是由增强子序列经转录而产生的。尽管它们在促进基因表达时起着重要的作用，但是它们如何实现这一点是完全未知的。

为了获得关于这些神秘的eRNA的新认识，研究人员证实作为一种激活增强子转录的酶，CBP直接结合到eRNA上。这种简单的行为通过调节乙酰化而控制着有机体中的基因表达模式。乙酰化是一种指导在细胞核中紧密包裹的DNA松弛下来促进转录的化学标记。相关研究结果发表在2017年1月12日那期Cell期刊上，论文标题为“RNA Binding to CBP Stimulates Histone Acetylation and Transcription”。

Bose说，“我们体内的细胞具有相同的基因和DNA序列，仅在这些基因如何表达上存在差异。增强子和eRNA在这个过程中发挥着至关重要的作用。我们的研究发现了eRNA产生这些不同的基因表达模式的一个令人兴奋的新方式。我们想知道eRNA是否直接与CBP结合，结果发现它们确实如此。”

利用生化检测方法，他们证实CBP结合到eRNA上的区域也能够调节着CBP加入乙酰化化学标记的能力。通过结合到CBP的这个区域，eRNA能够直接地激活CBP的乙酰化活性。

Berger说，“在癌症生物学世界，人们对增强子和eRNA越来越关注，这是因为存在缺陷的增强子能够导致太多的或太少的蛋白表达，或者能够导致蛋白编码区关闭或启动，或者能够导致蛋白在错误的时间表达。”鉴于近期对人肿瘤进行的DNA测序结果表明与癌症和其他疾病相关的多种突变发生于基因组的增强子区域而不是蛋白编码区域，因此更多地了解增强子和eRNA如何发挥功能将有助于肿瘤学家。

Berger说，“事实上，这是比较重要的，这是因为我们证实eRNA在整个基因组中和体内指导蛋白表达中发挥着关键性作用。我们在全基因组中鉴定出eRNA是结合到CBP上的最为常见的RNA类型，而且鉴定出通过这种相互作用，eRNA在调节CBP活性和基因表达中发挥着一种至关重要的作用。”（生物谷 Bioon.com）

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RNA Binding to CBP Stimulates Histone Acetylation and Transcription

Daniel A. Bose, Greg Donahue, Danny Reinberg, Ramin Shiekhattar, Roberto Bonasio, Shelley L. Berger

doi:10.1016/j.cell.2016.12.020

2016年9月7日讯 /生物谷BIOON/ –根据美国心脏病协会的统计，有大约两百七十万美国人存在心房颤动的情况，心房颤动是全世界最常见的心律失常，当心脏的正常节律出现紊乱就会发生心房颤动，导致心跳频率很快且不规则。血液如果不能正常地从心脏喷射出去，就有可能形成血栓，增加中风风险。

最近来自美国芝加哥大学的研究人员发现一个特殊信号途径中的基因存在缺陷就会导致心房颤动的发生。相关研究结果发表在国际学术期刊Science Translational Medicine上。

一直以来医生们普遍认为心房颤动是其他心脏疾病的附带影响，但是一些存在心房颤动情况的病人并没有心脏问题，而且并非所有的充血性心力衰竭病人都存在心房颤动问题。有研究表明心房颤动可能受基因影响。

在这项研究中研究人员着重研究了一个叫做Tbx5的基因。虽然该基因在心房颤动中的作用还没有被发现，但是已经知道Tbx5能够控制其他基因表达，在心脏结构和节律中有重要作用。

研究人员在成年小鼠上敲除了Tbx5基因，发现小鼠出现自发性心房颤动，而长久以来科学家们都认为小鼠不会产生原发性心房颤动。利用这个模型系统研究人员通过寻找受Tbx5调节的基因研究了Tbx5的作用。他们发现了大约30个与人类心房颤动有关联的基因，其中大约一半在缺失Tbx5之后出现表达下降，Tbx5能够直接靶向调控其中的一些基因。

研究人员表示：“我们发现受Tbx5调控的下游基因中有一个叫做Pitx2的基因，这两个基因都能够直接控制心脏中的重要节律基因，但是作用相反，并且缺少两者中的任何一个都会增加心房颤动的可能性。”

该研究为精确靶向治疗心房颤动病人提供了可能，研究人员认为更加深入地理解其中的机制以及导致这种疾病的风险基因将显著影响治疗方法的开发。（基因宝jiyinbao.com）

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DOI: 10.1126/scitranslmed.aaf4891 

Pitx2 modulates a Tbx5-dependent gene regulatory network to maintain atrial rhythm

Rangarajan D. Nadadur1, Michael T. Broman2, Bastiaan Boukens3,4, Stefan R. Mazurek2, Xinan Yang1, Malou van den Boogaard4, Jenna Bekeny1, Margaret Gadek1, Tarsha Ward5, Min Zhang6,7,8,9,10, Yun Qiao3, James F. Martin6,7,8,9,10, Christine E. Seidman5, Jon Seidman5, Vincent Christoffels4, Igor R. Efimov3, Elizabeth M. McNally11, Christopher R. Weber1 and Ivan P. Moskowitz1,*

Cardiac rhythm is extremely robust, generating 2 billion contraction cycles during the average human life span. Transcriptional control of cardiac rhythm is poorly understood. We found that removal of the transcription factor gene Tbx5 from the adult mouse caused primary spontaneous and sustained atrial fibrillation (AF). Atrial cardiomyocytes from theTbx5-mutant mice exhibited action potential abnormalities, including spontaneous depolarizations, which were rescued by chelating free calcium. We identified a multitiered transcriptional network that linked seven previously defined AF risk loci: TBX5 directly activated PITX2, and TBX5 and PITX2 antagonistically regulated membrane effector genesScn5a, Gja1, Ryr2, Dsp, and Atp2a2. In addition, reduced Tbx5 dose by adult-specific haploinsufficiency caused decreased target gene expression, myocardial automaticity, and AF inducibility, which were all rescued by Pitx2 haploinsufficiency in mice. These results defined a transcriptional architecture for atrial rhythm control organized as an incoherent feed-forward loop, driven by TBX5 and modulated by PITX2. TBX5/PITX2 interplay provides tight control of atrial rhythm effector gene expression, and perturbation of the co-regulated network caused AF susceptibility. This work provides a model for the molecular mechanisms underpinning the genetic implication of multiple AF genome-wide association studies loci and will contribute to future efforts to stratify patients for AF risk by genotype.

2017年1月14日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，来自美国国家卫生研究院（NIH）所属的国家过敏症和传染病研究所（NIAID）、MaxCyte公司和Leidos生物医学研究公司的研究人员开发出一种新的方法来修复源自X连锁慢性肉芽肿病（X-linked chronic granulomatous disease, X-CGD）患者体内的造血干细胞中的一种缺陷的基因。当移植到小鼠体内后，这些经过修复的造血干细胞产生功能正常的白细胞，这提示着这一策略可能潜在地被用来治疗X-CGD患者。相关研究结果发表在2017年1月11日那期Science Translational Medicine期刊上，论文标题为“CRISPR-Cas9 gene repair of hematopoietic stem cells from patients with X-linked chronic granulomatous disease”。

X-CGD是一种罕见的遗传性免疫缺陷疾病。它是由基因CYBB发生突变导致的。基因CYBB为产生蛋白NOX2提供遗传指令。蛋白NOX2上存在的缺陷会破坏白细胞抵抗感染的能力，从而让X-CGD患者非常容易遭受威胁生命的感染。在这项新的研究中，研究人员着重关注一种CYBB基因突变：CYBB的单碱基变化导致没有活性的NOX2产生。

研究人员利用基因编辑工具CRISPR-Cas9特异性地靶向修复从两名X-CGD患者体内分离出的造血干细胞中的这种基因突变。他们的靶向基因修复方法将这种缺陷性的CYBB基因序列恢复为出现在健康人体内的序列，让这种得到校正的基因与正常的基因不能区分开来。他们并没有检测到因采用这种CRISPR-Cas9基因编辑技术而产生的任何不想要的影响。其他的基因疗法试图恢复突变基因的功能，但是经常会引入额外的变化，包括添加或缺失部分DNA片段。

这些源自X-CGD患者体内的得到修复的造血干细胞当移植到免疫缺陷小鼠体内后，继续表现正常，在长达5个月内分化为能够产生功能性NOX2蛋白的白细胞。研究人员注意到尽管还需开展更多的研究，但是这项研究为这种基因编辑策略能够修复造血干细胞中发生的较小的致病性基因突变提供概念验证。

研究人员计划开展进一步的研究，最终目标是将这种方法开发一种针对X-CGD患者的临床疗法。他们提出这种基因校正方法可能也适合于治疗单个基因中发生的突变导致的其他血液疾病，如镰状细胞性贫血症。（生物谷 Bioon.com）

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CRISPR-Cas9 gene repair of hematopoietic stem cells from patients with X-linked chronic granulomatous disease

Suk See De Ravin, Linhong Li2,*, Xiaolin Wu3, Uimook Choi1, Cornell Allen2, Sherry Koontz1, Janet Lee1, Narda Theobald-Whiting1, Jessica Chu1, Mary Garofalo1, Colin Sweeney1, Lela Kardava4, Susan Moir4, Angelia Viley2, Pachai Natarajan2, Ling Su3, Douglas Kuhns1, Kol A. Zarember1, Madhusudan V. Peshwa2 and Harry L. Malech

doi:10.1126/scitranslmed.aah3480