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freekalong
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gracesea123

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β细胞是人体的胰岛素“工厂”。它们对升高的血糖作出反应,分泌出胰岛素,向肌肉细胞发出信号,以吸收并利用血液中的葡萄糖。

糖尿病患者的β细胞往往不能产生足够的胰岛素:对于2型糖尿病患者而言,是由于β细胞随着时间的推移而功能下降。对于1型糖尿病患者而言,是由于自身免疫系统发生故障,并攻击、损坏了β细胞。

在一些糖尿病患者中,β细胞衰竭是基因缺陷所导致的结果。在过去的十年里,研究人员发现基因代码中的少数几个地方,一旦发生微小的错误就会干扰身体感应或产生胰岛素的能力。其结果就是医学上所说的“单基因糖尿病”。

这种单基因突变导致的糖尿病远比人们所知的要多。美国纽约哥伦比亚大学Naomi Berrie糖尿病中心的干细胞生物学家Dieter Egli博士指出,大约1%到5%的糖尿病患者属于单基因糖尿病,在全球范围内这个数字以百万计,因此“单基因糖尿病”并不是一种罕见的疾病。

几十年来,替换失去功能的β细胞一直是治疗所有类型糖尿病的“圣杯”(注:代指具有神奇能力的事物)。研究人员已经尝试了从移植胰腺到植入β细胞的多种方法,但是,这些手术的成本很高,因为它们是外来器官、细胞,身体会排斥它们,控制这种免疫排斥反应需要借助强大的免疫抑制药物,或是用某种方法将所移植的β细胞“封装”起来,以瞒过自身免疫系统。

由于单基因糖尿病是单一基因缺陷或突变的结果,新的基因技术为单基因糖尿病患者提供了治愈的希望,甚至一些2型糖尿病患者也有望获得治愈。在美国糖尿病协会(American Diabetes Association,ADA)的资助下,Dieter Egli博士和他的科研团队正在进行单基因糖尿病的研究,特别是对于一些出生时或出生不久后身体就不能产生胰岛素的病例,他们制造出干细胞,借由干细胞再制造某些特定的人体组织,包括β细胞、神经组织等。

然后,他们使用了一种名为“CRISPR-Cas9”的尖端技术,来修复那些阻止β细胞正常工作的基因错误 [1] 。在过去的一年里,这项研究取得了可喜的成果,他们已经能够纠正干细胞的突变,使β细胞重新产生胰岛素。

下一步预期,可将经过修正的 β细胞 重新植入患者体内。因为它们来源于患者自身的细胞,所以可以被身体接受而不需要应用免疫抑制药物,植入后预计能像正常β细胞那样对血糖水平做出反应,并且产生胰岛素。

然而,基因编辑所依托的科学技术太前沿了,以至于还没有被美国食药监局(FDA)批准用于人体试验。为了观察新的β细胞是否能起作用,Dieter Egli博士将修正后的人类β细胞植入β细胞受损的实验动物体内。人们欣喜地看到,通过将β细胞移植到小鼠体内,可以保护缺乏 β细胞 的小鼠免于罹患糖尿病。

Dieter Egli博士说,如果能将修正后的β细胞安全地植入患有单基因糖尿病的人体内,那就相当于治愈了糖尿病。

在基因编辑技术应用于人类之前,还有很多工作要做。一些研究者担心,用于编辑基因突变的技术可能会在其他地方引起意想不到的“偏离目标”的影响。Egli博士表示,“利用老鼠模型是一个很好的开始,但是只有在人类身上进行尝试,我们才能最终得到答案。”

即使Egli博士和其他领域的研究人员能够证明这种基因治疗是安全的,与试纸、血糖仪和胰岛素注射相比,要获得好的成本-效益比,可能还需要一些时间。虽然到那时,患者不再需要支付胰岛素、口服降糖药和其他血糖管理用品的费用,但预计个性化干细胞治疗也可能会花费每位患者数万美元,甚至更多。

据了解,目前在国内也有一些学者在进行相关研究 [2] 。因此,笔者愿意乐观地相信,随着研究的深入、技术的成熟和普及,这种可能会治愈糖尿病的新疗法将会有走出实验室、走近你我身边的那一天。让我们一同拭目以待,继续关注来自这一领域的好消息吧!

参考文献:

[1] Hasegawa Y, Hoshino Y, Ibrahim AE, et al. Generation of CRISPR/Cas9-mediated bicistronic knock-in Ins1-cre driver mice[J]. Exp Anim, 2016,65(3):319-327.

[2] 曹曦,宋丽妮,张怡尘,等. 应用CRISPR/Cas9技术制备MrgD基因敲除小鼠模型[J]. 首都医科大学学报,2018,39(4):517-521.

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童真记忆2008

DOI: 10.1038/s41467-018-05773-6

microhomology-mediated end-joining (MMEJ)

DNA double-strand break (DSB)

local accumulation of DSB repair molecules (LoAD) system

homologous recombination (HR)

non-homologous end-joining (NHEJ)

homology-independent targeted integration (HITI) system

precise integration into target chromosome (PITCh) system

single-strand template repair (SSTR)

Gaps: 以往的研究从未在多个基因组位点同时产生多种模式或多个报告基因的组合。基因插入在每个位点独立进行,在不同的基因位点上进行双或三重敲入需要一定的步骤。

横向比较: CRISPR-Cas9基因标记使用的方法有(1)同源修复HR,(2)非同源end-joining NHEJ,(3)微同源介导的end-joining MMEJ。虽然HR的方法可以非常精准的knockin,但它的载体的构建和效率远低于end-joining的方法。

工作简介 :

[图片上传失败...(image-b8ca62-1554368657582)]

原因在于:MS2可以与RNA结合,从而报告RNA的情况,将MS2与CtIP融合,可将CtIP导向到sgRNA所在的位置,形成一个滞留,发挥CtIP增加MMEJ的功效,从而造成了更多的DNA断裂,插入效率增加。

之前我看过一篇文章,说的是CRISPR-Cas9的效果由于P53的存在而大打折扣,而P53对抗HDR是CRISPR-Cas9造成DSB无法被修复,从而介导了CRISPR-Cas9的细胞毒性。那么就会有以下两种情况:(1)P53存在时,CRISPR-Cas9效果不好,且有细胞毒性;(2)P53敲除时,CRISPR-Cas9效率增加,但有致癌的风险。以此引发临床安全性的思考,提醒在人体上使用CRISPR-Cas9治疗需要注意的安全性问题,从而以一个相对简单的故事,发表在了Nature Medicine上。所以,我们在使用基因编辑工具的时候,需要注意一下它的细胞毒性情况。

老板亲自传授的文献阅读方法

(1)FACS结果显示,没有毒性:首先转入已被证实具有细胞毒性的载体来作为对照,MS2-CtIP组没有对细胞增殖产生影响,而ZFN组有。

(2)如我前面所说,DSB如无法被修复,则是细胞毒性。在这里作者也使用DSB修复实验来代表细胞毒性实验,首先使用依托泊苷诱导DSB,然后使用anti-γ-H2AX染色来查看修复情况,发现MS2-CtIP组DSB修复活性显著高于对照组。

以上结果表明,MS2-CtIP是通过诱导DSB修复来达到低(无)细胞毒性的效果。

我就不写了。。。因为我没看明白,嘤嘤嘤。

第一部分主要讲基因编辑系统的构建及基本情况,接下来就要讲一讲它作为一个基因编辑工具的基本素养了。

太多啦!简单说一下,就是对比了MMEJ和NHEJ它们在精确敲入,非精确敲入和未敲入这三个方面的情况,得到MMEJ几乎完败NHEJ的结论咯。 看看这图画得多漂亮!

回归前面说的Gaps,同时对多个基因进行编辑呢?结果显示是可以高效、准确的对多个基因进行编辑。这部分是灰常灰常棒的。

学习一下人家的思路~

创新点在于MS2的定位效应,MS2-CtIP的增强效应,MMEJ的精巧性。

参考文献: Nakade S, Mochida K, Kunii A, et al. Biased genome editing using the local accumulation of DSB repair molecules system[J]. Nature communications, 2018, 9(1): 3270.

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