Science重大进展,新策略,改变 [复制链接]

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由单倍体不足引起的广泛的人类疾病，其中两个基因拷贝之一的功能丧失。目前估计超过种基因由于单倍体不足而引起人类疾病，导致广泛的表型，包括癌症，神经疾病，发育障碍，免疫疾病，代谢紊乱，不育，肾脏疾病，肢体畸形等等。

年12月13日，加利福尼亚大学旧金山分校Ahituv团队在Science发表题为“CRISPR-mediatedactivationofapromoterorenhancerrescuesobesitycausedbyhaploinsufficiency”的研究论文，该论文使用CRISPR介导的激活（CRISPRa）在Sim1和Mc4r杂合小鼠模型中靶向单倍体不足基因的剩余功能性拷贝以拯救它们的肥胖表型。研究结果表明，内源基因上调可能是治疗改变基因剂量疾病的潜在策略。

目前估计超过种基因由于单倍体不足而引起人类疾病，导致广泛的表型，包括癌症，神经疾病，发育障碍，免疫疾病，代谢紊乱，不育，肾脏疾病，肢体畸形等等。其中功能性重组拷贝或拷贝替代突变基因的基因疗法在解决由于单倍体不足引起的疾病方面具有很大的前景。正在进行许多临床试验用于基因治疗，其中大多数使用重组腺相关病*（rAAV）来递送转基因。rAAV是一种优选的基因传递方法，因为它能够提供转基因的长期基因表达，传递DNA而不整合到基因组中，并具有有限的致病性。

CRISPRaSim1体外上调和体内肥胖拯救实验

CRISPR基因编辑可能潜在地修复单倍体不足的突变;但是，需要为每个突变定制编辑策略。为了应对这些挑战，研究人员设计了一种使用CRISPR激活（CRISPRa）治疗单倍体不足的策略。

SIM1是在发育中的肾脏和中枢神经系统中表达的转录因子，并且对于下丘脑的视上核（SON）和室旁核（PVN）的形成是必需的。SIM1还通过作用于瘦素蛋白-黑皮质素途径的下游而在维持长期能量稳态中发挥作用。在人类中，SIM1编码突变被认为是人类严重肥胖的主要原因。Sim1纯合无效小鼠在围产期死亡，而Sim1杂合小鼠（Sim1+/-）存活，是过度摄食，并且发展为早期肥胖，线性生长增加，高胰岛素血症和高瘦素血症。

MC4R是一种G蛋白偶联受体，对于能量稳态和其他生理过程的长期调节至关重要。下丘脑PVN中的MC4R表达对于大多数对体重调节的影响是必要且充分的。Mc4r单倍体不足的小鼠因肥胖，高胰岛素血症和高血糖而变得肥胖。

CRISPRa潜在的治疗策略

研究人员最初测试了转基因CRISPRa系统在Sim1+/-小鼠中拯救肥胖表型的能力。使用靶向Sim1启动子或其~kb远端增强子的sgRNA的CRISPRa上调其表达并在单倍体不足的动物中拯救Sim1介导的肥胖。研究人员还使用这些转基因小鼠进行RNA-seq和ChIP-seq评估CRISPRa的靶向特异性，发现它是高度特异性的，没有任何明显的脱靶效应。为了进一步证明CRISPRa可以用作治疗单倍体不足表型的潜在策略，研究人员使用rAAV介导的CRISPRa向下丘脑的递送，防止出生后的Sim1+/-小鼠体重增加过多。

为了证明这种方法可以用于其他单倍体不足的基因，研究人员还通过类似的CRISPRa-rAAV方法靶向Mc4r启动子，并且能够减少Mc4r+/-小鼠的体重增加。该研究提出了治疗单倍体不足和其他基因剂量相关功能异常的潜在策略。

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