CRISPR/Cas9治療糖尿病、急性腎病和肌肉萎縮症

在CRISPR-dCas9的轉錄激活系統中，失去核酸酶活性的dCas9(dead Cas9)與轉錄激活結構域（transcriptionalactivation domain，TAD）融合後，與sgRNA一起結合到靶向序列上，從而促進基因的表達。但是融合後的dCas9-TAD基因往往超過了腺相關病毒（AAV）載體的大小限制，限制其在臨床研究中的一個應用。

在一項新的研究中，來自美國Salk生物研究所的研究人員開發出一種新版本CRISPR/Cas9基因激活系統。他們發現14-15bp的sgRNA仍然可以與野生型的Cas9結合併靶向目的序列，但是不能夠切割目的序列DNA。他們把這個沒有活性的sgRNA命名為dgRNA（dead sgRNA）。研究人員用14-15bp的sgRNA取代常規20bp的sgRNA，然後用Cas9+dgRNA的組合去激活靶基因表達。該系統大大縮小Cas9基因的大小，從而提高了AAV輸送Cas9系統的效率。

為了驗證這種方法，這些研究人員使用了急性腎損傷、1型糖尿病和一種肌肉萎縮症的小鼠模型。在每種小鼠模型中，他們設計出他們的CRISPR/Cas9系統來增強可能潛在地逆轉疾病癥狀的內源性基因的表達。就急性腎病而言，他們激活兩個已知參與腎臟功能的基因，並觀察到不僅這些基因表達的蛋白水平發生增加，而且這會改善急性腎臟損傷發生之後的腎臟功能。就1型糖尿病而言，他們旨在增強能夠產生β細胞（即一種分泌胰島素的細胞）的基因的活性。這種新方法又一次發揮作用，成功地降低1型糖尿病小鼠模型中的血糖水平。就肌肉萎縮症而言，他們讓之前已經證實逆轉疾病癥狀的基因表達，包括不能夠很容易地通過傳統的病毒介導的基因療法加以運送的一個特別大的基因。

相關研究結果發表在Cell期刊上「In Vivo Target Gene Activation via CRISPR/Cas9-MediatedTrans-epigenetic Modulation」。

（a）：Cas9+dgRNA系統原理和應用示意圖

（b）：Cas9+dgRNA系統應用到肌肉萎縮症的小鼠後效果，以及免疫熒光染色顯示肌肉細胞。

參考文獻：Liao et al., 2017, Cell 171, 1495–1507. InVivo Target Gene Activation via CRISPR/Cas9-Mediated Trans-epigeneticModulation

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