导读：在一项新的研究中，研究人员将RCas9又向前推进一步：他们利用这种技术校正导致微卫星重复扩增疾病（microsatellite repeat expansion diseases）的分子错误。

在此之前，CRISPR-Cas9基因编辑技术仅能够被用来操纵DNA。在2016年的一项研究中，美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员在一种被称作RNA靶向性Cas9（RNA-targeting Cas9, RCas9）的方法中改变这种技术的用途，利用它追踪活细胞中的RNA（Cell, doi: 10.1016/j.cell.2016.02.054）。在一项新的研究中，这些研究人员将RCas9又向前推进一步：他们利用这种技术校正导致微卫星重复扩增疾病（microsatellite repeat expansion diseases）的分子错误。相关研究结果于2017年8月10日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Elimination of Toxic Microsatellite Repeat Expansion RNA by RNA-Targeting Cas9”。微卫星重复扩增疾病包括1型肌强直性营养不良、2型肌强直性营养不良、最为常见的遗传性肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）和亨廷顿舞蹈病。

论文通信作者、加州大学圣地亚哥分校医学院细胞与分子医学教授Gene Yeo博士说，“这是激动人心的，这是因为我们不仅靶向当前缺乏延缓病情恶化的疗法的疾病的根源，而且我们我们重新改造了这种CRISPR-Cas9系统，从而使得通过一种病毒载体将它运送到特定组织中成为可能。”

在生物学中心法则中，编码在细胞核DNA中的基因先经过转录产生mRNA，随后mRNA进入细胞质中，在那里，它们经过翻译产生蛋白。

微卫星重复扩增疾病是由于RNA序列发生错误的重复而产生的，这些重复对细胞是有毒性的，这部分上是因为它们阻止至关重要的蛋白产生。这些重复性RNA在细胞核或细胞质中聚集，形成病灶（foci）。

在这项概念验证的研究中，Yeo团队在实验室在来自患者的细胞和细胞疾病模型中，利用RCas9清除了与微卫星重复扩增疾病相关联的重复性RNA。

在正常情形下，CRISPR-Cas9的工作机制是：设计一种“向导RNA（gRNA）”，这种gRNA与一个特定的靶基因的序列相匹配。这种gRNA引导Cas9酶到基因组中的靶位点上，Cas9在那里进行切割。细胞不精确地修复DNA断裂，因而让这个基因失活，或者利用这个基因的正确版本替换切割位点附近的DNA片段。RCas9类似地发挥作用，但是gRNA引导Cas9到RNA分子上而不是到DNA上。

这些研究人员在实验室针对导致微卫星重复扩增疾病的RNA测试了这种新的RCas9系统。RCas9清除了95%以上的与1型肌强直性营养不良、2型肌强直性营养不良、最为常见的ALS和亨廷顿舞蹈病相关的RNA病灶。这种方法也清除了95%的在实验室培养的患者肌强直性营养不良细胞中存在错误的重复性RNA。

另一种衡量成功的指标在于MBNL1。MBNL1是一种在正常情形下结合到RNA上的蛋白，但是1型肌强直性营养不良中的RNA病灶阻止它结合到它的上百种天然的RNA靶标上。当这些研究人员采用RCas9时，他们在患者肌肉细胞中逆转了93%的存在功能障碍的RNA靶标，而且这些细胞最终类似于健康的对照细胞。

Yeo解释道，尽管这项研究提供初步证据证实这种方法在实验室中有效果，但是在RCas9能够在患者中进行测试之前，还有很长的路要走。

一种瓶颈是运送RCas9到患者细胞中的效率。非传染性腺相关病毒（AAV）经常用于基因疗法之中，但是它们太小而不能够运送Cas9到靶DNA上。Yeo团队通过剔除Cas9蛋白中进行DNA切割所必需的片段但保留RNA结合不可缺少的片段，构建出一种更小的Cas9版本。

他说，“我们迄今为止并不知道的是这种运送RCas9到细胞中的病毒载体是否会引发免疫反应。在人体中测试这一点之前，我们需要在动物模型中进行测试，确定潜在的毒性和评估长期接触的安全性。”

为此，Yeo和同事们成立一家被称作Locana的衍生公司来处理将RCas9从实验室转移到针对基于RNA的疾病（如微卫星重复扩增疾病）开展的临床试验所必需的临床前步骤。