CRiSPR和dup15q综合征
-通过 暴风雨张伯伦博士
Dup15q联盟专业顾问委员会成员
康涅狄格大学健康中心，康涅狄格州法明顿，遗传学和基因组科学副教授
遗传与发育生物学研究生课程副主任
已更新：3/10/2020
CRISPR是实验室的绝佳工具，但将其用作Dup15q的治疗剂可能还很遥远，并不理想。 尽管CRISPR切割非常有效，但即使在实验室中，使用CRISPR完全删除重复的染色体或染色体片段的效率也非常低。 我们从一百万个细胞开始，有时仅删除独特的染色体。 我们从未删除间质染色体。 人们需要这种低效的过程才能正确地在大脑中的许多单个神经元中正常工作，而不会出现任何错误。 我是否提到效率低下？
我们不能一次删除/更改一个基因吗？ 是的，除了我们仍然不知道会是哪个基因，而且可能不止一个。 我们也无法控制它会击中一个基因的3-4个拷贝中的多少个。 即使要改变一个基因，CRISPR也会在神经元中存在很长一段时间，有效地切割不应切割的DNA。 这些切口的维修过程中充满了错误，可能导致突变和癌症等危险情况。 有比DNA切割CRISPR更好的方法来减少基因产生，例如ASO，siRNA，miRNA，表观遗传调控等。 这些可能比CRISPR更安全，更有效，更快速地开发为治疗剂。
也就是说，还有其他CRISPR方法可能更可能被开发为Dup15q的疗法。 这些使用不切割DNA的“死” CRISPR。 取而代之的是，这种死亡的CRISPR可用于将调节子引入特定基因，从而降低其产量。 还有一些CRISPR可以切割RNA而不是DNA，并且可以减少特定基因的产量。 我们在2018年的科学研讨会上听说了这些。RNA切割CRISPR也有一些风险，但不像DNA切割CRISPR那样多。
在有关使用CRISPR直接注入眼睛的最新出版物的背景下，（https://www.nature.com/articles/d41586-020-00655-8）研究人员在新闻稿中表示，“他说，基因编辑工具一直在眼睛中，不会传播到身体的其他部位，因此“如果出了问题，受到伤害的可能性很小。” “这为在体内进行基因编辑迈出了良好的第一步。”
他们可以在眼睛上这样做的原因是，如果发生任何不良/危险（即导致癌症的额外突变），他们可以移开眼睛。 眼睛也具有免疫特权-这意味着眼睛中几乎没有免疫反应。 在人体的其他地方，免疫系统将对CRISPR蛋白起反应，这是CRISPR在人类治疗之前要克服的另一个巨大障碍。 血细胞很容易被CRISPR修饰，因为可以将其移除，通过短暂暴露CRISPR进行编辑，然后确认是否有预期的编辑和缺少危险的突变。 然后可以将正确改变的细胞进行扩增，以产生更多的细胞，并将其替换为人类。 这称为离体编辑，不能用于神经元。 脑细胞无法从体内取出，扩展和更换。
最后，最近，一位科学家宣传了她的工作，即使用纳米颗粒将CRISPRs传递给患有脆性X综合征的小鼠的大脑（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6544395/）。 他们使用CRISPR突变了编码mGluR5的基因，该基因已被证明可在该疾病的小鼠模型中帮助治疗脆性X综合征。 尽管他们表明他们可以使用CRISPR突变大脑中的单个基因，但他们还是使用了肮脏/危险的切割方法，然后进行了容易出错的修复过程。 他们没有看到其他突变，也没有追踪小鼠的长期后果。
重要的是，它们并没有改变导致脆性X的遗传问题，而只是改变了可能产生其他意想不到的后果的下游目标。 使用传统的小分子药物也可以有效抑制该靶标mGluR5，目前正在进行临床试验以在人体中测试这些药物。 使用永久和危险的CRISPR来完成一个无法治愈的简单目标似乎并不明智-就像使用大锤进行精细的脑部手术一样。 当然，患者可能没有以前的大脑问题，但现在可能还有许多其他问题，您甚至没有解决主要问题。
Dup15q联盟致力于支持对现有基因治疗技术的评估，并推动新技术的发展。 我们为此感到无比自豪，这是我们最近获得的CZI赠款的主要目的，该赠款专注于dup15q等复杂拷贝数变异体，其中许多基因受到影响。
1/30/2018
CRISPR是一项令人兴奋的技术，已经彻底改变了实验室科学，并可能在未来改变医学。 基于CRISPR的方法可以分为两个主要主题：基因组编辑，改变细胞基因组中的实际DNA碱基对，基因表达的改变，改变基因或蛋白质的产生量，但不改变DNA本身的序列。
在实验室中，我们正在使用CRISPR的基因组编辑版本来突变单个基因，删除15q11-q13区域的整个副本，或摆脱Dup15q诱导的多能干细胞系中的等中心染色体。 这些是很棒的实验室工具，但该技术效率或安全性尚不足以用作治疗方法。
我们还使用CRISPR的其他版本来特异性激活或抑制基因。 在此版本中，通常切割DNA的Cas9蛋白被更改为无法切割DNA。 但是，该蛋白仍可以靶向基因组中的特定位置。 群体将不同的蛋白质连接到该蛋白上，以激活沉默或沉默基因或抑制高表达（大声）基因。 我们一直在开发这种方法来在我们诱导的多能干细胞系中升高或降低UBE3A。 我们尚未将其应用于Dup15q单元，但如果效果良好，我们将来会希望这样做。
使用CRISPR的治疗方法仍然是未来的出路。 虽然有些小组将其用于治疗，但到目前为止，仅限于血细胞，他们可以取出细胞，在皿中使用CRISPR，然后将细胞返回给患者。 对于涉及中枢神经系统的疾病，这实际上是不可行的。 对于治疗方法，必须使用病毒（例如AAV）来递送CRISPR组件。 实验室正在研究这一点，但是对于目前的方法而言，CRISPR机制太大了。 人们还担心脱靶效应——CRISPR可以在原本不应该的地方编辑DNA——这会增加患癌症和其他问题的风险。 最后，有些人担心会意外地编辑种系（例如卵和精子），这可能会对子孙后代造成意想不到的改变。 这是CRISPR疗法面临的主要伦理困境。
尽管如此，将继续使用两种类型的CRISPR方法开发治疗药物。 与其他有前途的治疗方法相比，它们的开发和审核时间可能更长。 例如，反义寡核苷酸（ASO）和短发夹RNA（shRNA）目前都可以用于靶向和可逆方式改变基因表达。 这两种类型的方法已经在临床上用于其他疾病。 如果我们知道要关注的基因，这些可能是Dup15q综合征更有希望的方法。