《Science》改良版CRISPR无需基因编辑，就可治疗多种疾病

一项重要的新研究表明，CRISPR疗法可以在不切割DNA的前提下减少脂肪。

来自加州大学旧金山分校的研究人员利用改良版的CRISPR提高了某些基因的活性，可以帮助易肥胖体质的小鼠预防严重肥胖。更重要的是，研究人员还实现了长期的体重控制，并且无需进行基因组编辑。

这一研究成果公布在12月13日的Science杂志上。

单拷贝突变与人类疾病

虽然人体基因组每个个体中每个基因有两个拷贝，分别来自父本和母本，但是之前的研究发现告诉我们，至少有660个基因，只要突变一个拷贝就会导致疾病，其中一些是毁灭性的。严重肥胖也是其中一种情况。

单个拷贝的SIM1或MC4R基因发生突变——这两个基因都是对调节饥饿和饱腹感至关重要的基因，也是严重肥胖个体中最常见的突变。

当这些基因的两个拷贝都起作用时，人们通常能够调控好他们的食物摄入量。但如果其中一个拷贝失去功能，身体就只能完全依赖单个拷贝，而这个拷贝本身并不能充分发出饱食信号，导致无止尽的进食，最终引发严重肥胖。

CRISPR技术的这一最新进展可能可以解决这一问题。“我们认为，如果我们能够增加基因的功能拷贝，就可以预防携带这些突变的个体患上许多人类疾病，”文章作者Nadav Ahituv博士说，“我们能够通过加州大学旧金山分校开发的CRISPR这一新技术来实现这一目标。”

CRISPRa激活抑制食欲基因

这项技术被称为CRISPRa（其中“a”是指用于激活activation），与常规CRISPR的不同之处在于它不会削减基因组。它保留了CRISPR的引导系统，可以被引导到特定DNA序列上，但通过调节剂量控制来分子剪刀——当CRISPRa找到其靶标时，它会放大该基因的活性，并不会编辑。

由此，研究人员创建了CRISPRa系统，靶向调节SIM1或MC4R活性的序列。他们使用病毒传递系统将这些CRISPRa引入小鼠的饥饿控制区域，这些小鼠经基因工程改造后只有一个基因的功能性拷贝。

结果表明，接受CRISPRa激活的小鼠比没有CRISPRa激活的小鼠，产生更多的SIM1或MC4R，而且剂量也没有差别。最重要的是，增加的基因足以防止小鼠变得肥胖。

经过CRISPRa治疗的小鼠比未治疗的小鼠轻30％至40％。效果也很持久。研究人员对小鼠进行了10个月的监测 ，发现那些接受单一CRISPRa治疗的小鼠在监测期间保持了健康的体重。

“这些结果表明，CRISPRa可以用于提高因缺失拷贝引起的疾病中的基因拷贝，为某些形式的肥胖以及数百种其他疾病提供潜在的治疗方法，”文章第一作者Navneet Matharu说。

CRISPRa可以克服基因编辑的局限性

研究人员认为，通过使用CRISPR编辑这些小鼠的基因组，他们可以取得类似的结果，但他们认为CRISPRa与标准版基因编辑技术相比具有许多优势。

“就治疗目的而言，CRISPRa可能优于常规CRISPR，因为它解决了与基因组进行永久性修饰相关的许多问题，并且它有可能治疗多种基因编辑不可选择的遗传疾病，”来自加州大学旧金山分校Christian Vaisse说。

尽管CRISPR靶向特定的DNA序列，但脱靶问题是一个关键问题。对于传统的CRISPR，这可能导致对基因组的无意但永久性的改变，从而产生潜在的有害结果。而CRISPRa相关的脱靶效应不太可能具有破坏性，因为没有进行永久性改变。事实上，这项新研究表明，使用CRISPRa靶向启动子和增强子，似乎可以防止脱靶效应，同时将所需效果限制在感兴趣的特定组织中。

研究人员还指出，CRISPRa可用于治疗其他类型的遗传性疾病，即所谓的“微缺失”引起的疾病。在这种情况下，CRISPRa可通过增加未受影响的染色体拷贝上的几个基因的活性来补偿缺失。研究人员表示，在基因完全丧失的情况下，CRISPRa可以激活另一个具有相似功能的基因来补偿缺失的基因。

“虽然这项研究主要关注肥胖，但我们相信我们的系统可以应用于由于基因拷贝缺失导致疾病的任何情况，”Ahituv说，“我们的方法具有针对多种疾病的巨大治疗潜力，我们相信我们可以在不对基因组进行任何编辑的情况下，实现这些帮助。”