科學家首次用TALENs技術編輯線粒體基因

發布時間：2013-08-08 10:52 原文鏈接：科學家首次用TALENs技術編輯線粒體基因

　　美國的研究人員開發出一種新方法來清除線粒體內的突變DNA，從而有望治療多種線粒體病。據介紹，這也是TALENs技術首次用于線粒體基因的編輯。這項研究成果于8月4日在線發表在《Nature Medicine》上。

　　線粒體病通常是由突變的線粒體DNA(mtDNA)引起的，在大部分情況下它與野生型mtDNA共同存在，導致mtDNA異質性。常見的線粒體病包括線粒體肌病、線粒體腦病和線粒體腦肌病，如Leber遺傳性視神經病(LHON)。這種疾病的主要癥狀為視神經退行性病變，在男性中較多見。

　　TALENs清除突變的線粒體基因

　　在這項研究中，邁阿密大學米勒醫學院的研究人員探索了轉錄激活因子樣(TAL)效應物，同時在尋找修復線粒體基因缺陷的新策略。他們嘗試了TAL效應物核酸酶(TALENs)這種基因編輯的新方法。

　　研究人員在實驗室中使用細胞來設計線粒體靶向的TALENs(mitoTALENs)，來結合并切割線粒體DNA，正是這段基因中的一個突變引起了 LHON。他們隨后檢測了mitoTALENs是否清除了mtDNA。分析結果表明，細胞中總的mtDNA暫時下降，這是由于突變mtDNA的下降。

　　文章的通訊作者，神經和細胞生物學教授Carlos T. Moraes博士表示：“一旦mitoTALENs與特定靶點的DNA結合并切割，突變的mtDNA就被降解。總的mtDNA的下降刺激細胞通過復制未受影響的分子來增加其mtDNA。兩周之后，mtDNA水平恢復正常。但由于突變的mtDNA被破壞，細胞中大部分為正常的mtDNA。”

　　Moraes博士提到，清除細胞中的大部分但并非全部突變mtDNA已足以治療多種線粒體病，因為只有當突變mtDNA占了80%以上時，它才會引起疾病的癥狀。研究人員計劃下一步在動物中檢驗這種方法。

　　TALENs是近年來發展迅速的編輯基因

　　TALENs作為一種全新的基因組編輯工具，近年來引起了人們的極大興趣。與ZFN相比，它更便宜，更高效，脫靶率低。利用這種技術，研究人員已經開發出多種疾病的動物模型，有助于疾病的分子機制研究。

　　在研發TALENs技術過程中，科研人員發現來自植物病原菌Xanthomonas中的TAL蛋白核酸結合域的氨基酸序列與其靶位點的核酸序列有較恒定的對應關系。利用此恒定對應關系，構建與核酸內切酶的融合蛋白，在特異位點打斷目標基因組DNA序列，從而可在該位點進行DNA編輯修飾操作，比如 knock-out、knock-in、堿基替換、點突變或者基因修飾等。該技術能識別任意目標基因序列，不受上下游序列影響等問題，因此使得基因操作更加簡單方便。