美國的研究人員開發(fā)出一種新方法來清除線粒體內(nèi)的突變DNA,從而有望治療多種線粒體病。據(jù)介紹，這也是TALENs技術(shù)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(fā)表在《Nature Medicine》上。

    日前，邁阿密大學(xué)米勒醫(yī)學(xué)院（University of Miami Miller School of Medicine）的研究人員利用TAlENs技術(shù)首次清除線粒體內(nèi)的突變DNA,以使得突變的線粒體DNA下降了，這項研究有望用于治療母系遺傳的線粒 體病。研究成果發(fā)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(dǎo)致mtDNA異質(zhì)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(jīng)?。↙HON）。這種疾病的主要癥狀為視神經(jīng)退行性病變，在男性中較多見。

    TALENs技術(shù)路線圖

    TALENs清除突變的線粒體基因

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

    研究人員在實(shí)驗室中使用細(xì)胞來設(shè)計線粒體靶向的TALENs（mitoTALENs），來結(jié)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(jié)果表明，細(xì)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(jīng)和細(xì)胞生物學(xué)教授Carlos T. Moraes博士表示："一旦mitoTALENs與特定靶點(diǎn)的DNA結(jié)合并切割，突變的mtDNA就被降解?？偟膍tDNA的下降刺激細(xì)胞通過復(fù)制未受影響的分子來增加其mtDNA.兩周之后，mtDNA水平恢復(fù)正常。但由于突變的mtDNA被破壞，細(xì)胞中大部分為正常的mtDNA."

    Moraes博士提到，清除細(xì)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(dāng)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(fā)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**N相比，它更便宜，更高效，脫靶率低。利用這種技術(shù)，研究人員已經(jīng)開發(fā)出多種疾病的動物模型，有助于疾病的分子機(jī)制研究。

    在研發(fā)TALENs技術(shù)過程中，科研人員發(fā)現(xiàn)來自植物病原菌Xanthomonas中的TAL蛋白核酸結(jié)合域的氨基酸序列與其靶位點(diǎn)的核酸序列有較恒定的對應(yīng)關(guān)系。利用此恒定對應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建與核酸內(nèi)切酶的融合蛋白，在特異位點(diǎn)打斷目標(biāo)基因組DNA序列，從而可在該位點(diǎn)進(jìn)行DNA編輯修飾操作，比如knock-out、knock-in、堿基替換、點(diǎn)突變或者基因修飾等。該技術(shù)能識別任意目標(biāo)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。