细胞能量工场病了难根治？细菌毒素助“基因铰剪”精准发力(2)

　　“线粒体DNA之所以难以编辑，主要原因有两方面：一是线粒体是细胞中具有双层膜布局的细胞器，线粒体DNA位于线粒体内部，受到线粒体双层膜的掩护，外源的基因编辑东西很难高效进入线粒体内部；另一方面，线粒体DNA差异于核基因组DNA，缺乏有效的DNA损伤修复机制，一旦其受到双链断裂损伤时，就会被降解，而大大都基因编辑东西是操作DNA损伤修复的道理举办编辑，因此在线粒体DNA上很难举办。”中国科学院昆明动物研究所副研究员毕蕊博士汇报记者。

　　孔令洁也认为，一般细胞核基因有两个拷贝，基因编辑相对容易，而线粒体基因在一个细胞中有很多拷贝，传统的基因编辑技能依赖于核酸酶，不能编辑线粒体基因。

　　有助构建线粒体疾病动物模子

　　DddA是一种细菌毒素，最初由华盛顿大学的微生物学家约瑟夫·穆格团队中的一位博士后马尔科斯·德莫雷斯发明。2018年，德莫雷斯发明DddA具有催化胞嘧啶脱氨转变为尿嘧啶的活性。并且有意思的是，与其他的脱氨酶差异，这种浸染可以直接在DNA双螺旋上产生，不需要解旋，因而不需要gRNA。

　　DddA自己是种卵白质，可以或许进入线粒体，又可以直接对双链DNA编辑。穆格其时就想到了只闻其名不曾碰面的同事刘如谦——因为刘如谦团队之前开拓的CRISPR单碱基编辑器中就有用到过脱氨酶，或者DddA也可以或许在相关的规模获得应用。

　　DddA对哺乳动物细胞来说是有生物毒性的。为了制止这种毒性，研究人员想出的步伐是把DddA一拆两半，酿成两个没有活性的部门，举办编辑后让两部门重组规复脱氨活性；然后再将设计好的TALE卵白与半个DddA相连，这样DddA们就可以或许在编辑位点重逢了。

　　如何让组合好的DddA进入线粒体，倒是不难办理。此前的一系列研究成就表白，可以操作线粒体的卵白质接收机制，穿过线粒体的双层膜。DddA作为一种胞苷脱氨酶，它可以或许实现胞嘧啶、尿嘧啶转换的一系列操纵。

　　为了使DddA的浸染不被滋扰，研究团队还要再加上尿嘧啶糖基化酶抑制剂，比及下一轮DNA复制，它就可以和腺嘌呤互补而不是和鸟嘌呤互补。从尝试数据来看，插手抑制剂后，编辑效率提高了8倍。

　　动物疾病模子往往是药物研发必须的东西。在该线粒体基因编辑技能之前，由于不能对线粒体基因举办精准的改革，因而无法得到相应的动物疾病模子，大大阻碍了线粒体相关疾病的药物的研发。

　　“这一技能的应用，将使动物疾病模子成立成为大概，加速药物的研发。”孔令洁汇报记者，同时，跟着基因治疗的成长，以此项技能为基本的基因治疗药物，大概成为根治线粒体疾病的有效要领。

　　“基因治疗是有望治愈线粒体DNA突变导致的疾病的重要要领。”毕蕊说，跟着线粒体DNA编辑东西的成长，可以在局部病变组织中将突变的DNA修复成正常的野生型DNA，对局部组织举办基因编辑，既可以制止直接对胚胎基因编辑带来的伦理问题和安详性问题，又可以直接针对病灶组织举办快速高效的基因治疗，惠及更多患者。

　　此前，刘如谦曾对《自然》杂志暗示，这项研究因尚有其他问题需要研究，间隔应用惠临床尚有很长的路要走。但短期来看，科学家们可通过操作该技能生成动物模子，来研究线粒体突变的影响。

【编辑:罗攀】