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仅用时2周,CRISPR快速筛出ALS治疗要害

Issuing time:2018-03-22 00:00

本研究发表在《Nature Genetics》,文中还曝光了一组加速患者神经细胞死亡的潜在基因。


美国国立卫生研究院资助斯坦福大学的研究人员,使用基因编辑工具CRISPR-Cas9快速鉴定出了C9orf72基因突变是修改人类肌萎缩性脊髓侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)和额颞叶痴呆(frontotemporal dementia,FTD)严重性的基因。本研究发表在《Nature Genetics》,文中还曝光了一组加速患者神经细胞死亡的潜在基因。


将近40% 遗传ALS病例和25% 遗传FTD病例的致病突变是由于C9orf72内插入了额外的DNA序列,这种突变类型被称为六核苷酸重复序列(hexanucleotide repeats)。重复序列产生的潜在毒性RNA和蛋白能杀死神经元,造成运动神经元损伤,ALS患者瘫痪无力,FTD患者语言和决策功能受损。


在Aaron D. Gitler博士和Michael C. Bassik博士的领导下,研究团队利用CRISPR逐个失活人类白血病细胞的每个基因来检验细胞是否能在六核甘酸重复序列驱动的毒性蛋白DPRs的处理下存活。如果细胞活得更久或者死亡速度加快,都说明失活的基因可能是DPR毒的重点嫌疑人。


研究最终证实,控制分子进出细胞核运动的基因可能是帮凶。此外,还有一些新基因,包括修饰染色体的和帮助细胞组装蛋白通过内质网(ER)的基因。


第二轮CRISPR的筛选对象是小鼠脑细胞。在白血病细胞中鉴定的200个重点基因可以帮助小鼠神经元在DPR暴露下存活。

最后,他们进一步验证了ER基因的重要性,尤其是TMX2基因。例如,研究人员用来自ALS患者携带C9orf72的皮肤细胞诱导神经元, TMX2基因沉默的细胞的生存时间大于普通细胞。这项发现表明,TMX2基因可能是针对ALS的一种新治疗方法。


作者推断,降低细胞TMX2,“生存蛋白”产量提高,从而保护细胞免受DPR蛋白之毒。

过去,这类研究只能在酵母、线虫和苍蝇的基因组上逐一检验。CRISPR基因编辑技术的飞跃,使研究人员仅花费2周时间就能完成整套人类基因组的全面搜索。这种更快、更彻底的方法还能用于其他神经系统疾病相关基因的快速识别。




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