基因编辑方法恢复了将猪器官移植到人体中的希望

由于采用了强大的新基因编辑技术,研究人员已经朝着为人类移植设计更安全的猪器官迈出了一大步。 在今天的科学论文中,他们描述了在猪细胞中使用CRISPR编辑方法来破坏动物基因组中62个位点的潜在有害DNA序列。 这是迄今为止通过CRISPR可能进行的精确但广泛的遗传变化的最极端的例子。 它也提高了人们对这种技术最终能够使猪器官适合人体的希望 - 这篇论文的一些作者已经开始与一家私营公司进一步推动这一目标。

大约正在等待挽救生命的器官移植,有些人认为稳定供应猪器官可以弥补短缺,因为它们的大小与人类相似。 但到目前为止,还没有人能够解决猪细胞引起的暴力免疫反应。 而且这些细胞构成了另一个长期潜在的风险:它们的DNA上充满了DNA序列的许多拷贝,这些DNA序列是病毒的残余,并且仍然可以产生感染性的病毒颗粒。 已显示这种猪内源性逆转录病毒(PERV)在培养皿中从猪移至人细胞,并感染移植到免疫系统较弱的小鼠中的人细胞。

这些阴暗的PERV序列是新的CRISPR实验的目标,来自哈佛大学的遗传学家George Church及其同事。 教会认为,新的工作可以恢复异种移植的想法,因为在人们中使用动物器官被称为。 “基本上,这整个领域已经持续15年低迷,”他说。 “在生命的支持下,有一些真正的信徒。 但我认为这完全改变了游戏。“

使用CRISPR,一种基于细菌用来破坏入侵病毒DNA的古老防御机制的方法,研究人员可以利用短链指导RNA靶向基因组中的特定点,然后用酶切片以精确破坏基因或插入一个新的。 Church的团队设计了指导RNA,其靶向猪肾细胞DNA中所有62个PERV序列共有的基因。 在这些细胞的一小部分中,CRISPR系统消除了靶基因的每个实例 - 到目前为止,使用单轮CRISPR实现了最大的基因变化数量。 并且那些编辑过的细胞 在实验室培养皿中用PERV感染人肾细胞的能力

加利福尼亚大学伯克利分校的分子生物学家Jennifer Doudna表示,这些细胞甚至能够在62个地方被黑客攻击,并且是最初的开发者。 她说,同样的方法可以作为一种研究工具,用于探测人类基因组中许多重复序列的功能,其中一些似乎在病毒感染期间被激活。 “也许这会鼓励实验室说'嘿,让我们一次性做出更大胆的改变。'”其他小组已经设法修改了多达六个站点,一次修改了多达五个不同的基因。

Church警告说,编辑单个重复基因序列​​的许多实例与同时针对许多独特基因不同 - 例如,如果CRISPR要成为复杂遗传疾病的治疗方法,那将是必要的。 他怀疑这项实验是否有效,因为它利用了一种名为基因转换的罕见现象,其中已经被CRISPR灭活的DNA位点有助于阻止其他最近切割的位点被细胞正确修复,从而导致雪球效应导致所有PERV最终停用的副本已停用。 “我们不相信我们所做的事情是可以推广的,”他说。 “这并不意味着我们现在可以轻松改变62种不同的基因。”

但结果与开发可移植猪器官有直接关系。 上周 关于基因组编辑的 上,为此目的共同创办了一家名为eGenesis的公司, 他的团队成功地创造了具有灭活PERV序列的猪胚胎 - 下一步培养克隆猪无逆转录病毒的器官。 科学 论文 没有报道这一壮举 Church说,他的研究小组成功地灭活了活猪细胞中的PERVs,并将这些细胞的细胞核转移到猪胚胎中,但不能确认PERVs在胚胎中是否被灭活。 “我们还没有准备好讨论胚胎实验,除了说我们已经完成了它们,”他说。

如果可以取消PERV的风险,跨物种移植研究人员将“减少一个问题,”加利福尼亚州圣地亚哥斯克里普斯研究所的移植免疫学家兼医生Daniel Salomon说。 但是为了制造移植就绪的猪,研究人员还必须识别猪细胞中的许多其他分子,这些分子会导致人体免疫系统拒绝这些分子,并以不杀死猪的方式敲除每个分子的基因。 Church说他的团队有这样的清单,并正在努力用CRISPR和其他方法禁用它们。 他们希望2016年有免疫接种,无PERV的胚胎准备植入代孕母猪。

一位资深的异种移植研究员表示,教会的成功并不一定是好消息。 宾夕法尼亚州匹兹堡大学医学中心小组的移植免疫学家David Cooper指出,美国食品和药物管理局(FDA)等监管机构已经表示PERV的存在不会必然要进行临床试验。 事实上,他担心新发现的删除PERV元素的能力可能会减缓该领域的进展,因为监管机构“现在可能要求我们这样做(没有任何证据表明它是必要的)”。

Salomon是FDA关于跨物种移植风险的顾问小组的负责人,他不同意这一观点。 “我不再对PERV感到害怕了,”他说,但是“如果你可以减少PERV传播潜力的1000倍,你应该这样做。”他还看到研究人员考虑的方式即将在该领域重新抬头。编辑掉导致器官排斥的所有其他功能。 “关于PERVs的第一篇论文表明,这并不是那么疯狂。”