CRISPR治疗成年哺乳动物的遗传疾病
研究人员使用CRISPR治疗了成年杜氏肌营养不良小鼠模型。这标志着CRISPR首次成功地治疗了发育完全的哺乳动物体内的遗传疾病，这种策略有可能被转化为人类治疗。
杜克大学的研究人员此前曾使用CRISPR进行修正基因突变其他实验室在实验室环境中对单细胞胚胎中的基因进行了校正。但目前在人体上尝试后一种方法是不道德的，而前一种方法在将处理过的细胞送回肌肉组织时面临许多障碍。
另一种方法是将CRISPR直接带入受影响的组织基因治疗技术方面也面临挑战，尤其是在交付方面。在这项新研究中，杜克大学的研究人员通过使用一种称为腺相关病毒(AAV)的非致病性载体来传递基因编辑系统，克服了其中的几个障碍。
该论文发表于2015年12月31日科学．
杜克大学(Duke University)生物医学工程副教授格斯巴赫(Gersbach)说:“最近关于使用CRISPR纠正人类胚胎基因突变的讨论，理所当然地引发了人们对这种方法的伦理影响的相当大的担忧。”但是，使用CRISPR来纠正病人受影响组织中的基因突变是没有争议的。这些研究显示了一条可行的道路，但仍有大量工作要做。”
杜氏肌营养不良症是由身体产生肌营养不良蛋白的能力出现问题引起的。肌营养不良蛋白是一种长蛋白质链，它将肌肉纤维内部与周围的支撑结构结合在一起。营养不良蛋白由一个包含79个蛋白质编码区域的基因编码，称为外显子。如果任何一个外显子发生了破坏性的突变，链就不会建立起来。
如果没有抗肌萎缩蛋白的支持，肌肉就会趋于撕裂并慢慢恶化。
每5000个新生男性中就有一个患有杜氏病。大多数患者在10岁时就需要坐轮椅，活不过20多岁或30岁出头。这种突变发生在X染色体上，所以有两条X染色体的女性儿童应该至少有一个有效的基因副本。
格斯巴赫自2009年在杜克大学开设实验室以来，一直致力于利用各种基因改变系统对杜氏病进行潜在的基因治疗。他的实验室最近开始专注于CRISPR/ cas9，这是一种细菌防御系统的改进版本，可以靶向并切割熟悉的入侵病毒的DNA。
虽然格斯巴赫已经成功地利用电流在患者细胞的细胞膜上穿孔来传递CRISPR系统，但这种策略在患者的肌肉组织中并不实用。
“基因编辑的一个主要障碍是交付。我们知道某些疾病需要修复哪些基因，但让基因编辑工具去它们需要去的地方是一个巨大的挑战，”格斯巴赫实验室的研究员、领导这项工作的克里斯·尼尔森说。“我们现在必须做的最好的方法是利用病毒，因为它们已经花了数十亿年的时间来进化，以弄清楚如何将自己的病毒基因带入细胞。”
尼尔森和格斯巴赫开始研究包装基因编辑工具进入aav——当今最流行的传递基因的病毒。他们得到了北卡罗来纳大学教堂山医学院副教授AAV专家Aravind Asokan和密苏里大学医学院段东升的合作帮助。段还从长期以来对神经肌肉疾病的基因治疗工作中提供了重要的专业知识。
为了将病毒作为基因治疗的传递载体，研究人员将病毒中所有有害和可复制的基因取出，放入他们想要传递的治疗性基因中。由于各种原因，早期的病毒类型并没有很好地发挥作用，比如融入基因组并引起问题或触发免疫反应，但AAV迄今为止已被证明是特殊的。这是一种许多人都会接触到的病毒，它是非致病性的，但仍然非常有效地进入细胞。
在美国，AAV已被用于许多晚期临床试验，并已在欧盟被批准用于一种基因治疗药物。还有不同版本的AAV可以优先进入不同的组织，如骨骼和心肌，因此研究人员可以系统地输送它们。
但总有一个陷阱，对格斯巴赫来说，这是一个大小的问题。
格斯巴赫说:“AAV是一种非常小的病毒，而CRISPR相对较大。”“它根本不适合，所以我们仍然有包装问题。”
解决方案来自麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的研究员张锋。今年早些时候，张教授描述了一种来自不同于常用细菌的CRISPR系统。
在天然细菌免疫系统中，CRISPR是帮助识别目标DNA的大头照，Cas9是切割链的刀片。研究人员通常使用的大Cas9蛋白来自于化脓性链球菌。在对细菌王国进行了彻底的研究后，张志军发现了金黄色葡萄球菌中更小的Cas9蛋白。
小到足以舒适地装进AAV。
在这项研究中，研究人员使用了一种小鼠模型，该模型在肌萎缩蛋白基因的一个外显子上发生了使人衰弱的突变。他们编写了新的CRISPR/Cas9系统，剪掉功能失调的外显子，让身体的自然修复系统将剩余的基因缝合在一起，创造出一个缩短但功能正常的基因版本。
除了比用工作副本替换功能不正常的外显子更容易和更有效之外，简单地剪掉薄弱环节是一种对更大范围的患者群体有效的策略。
Gersbach和他的团队首先将这种疗法直接应用于成年小鼠的腿部肌肉，导致功能性肌萎缩蛋白的恢复和肌肉力量的增加。然后，他们将CRISPR/AAV组合注射到小鼠的血液中，以到达每块肌肉。结果显示全身肌肉得到了一定程度的矫正，包括心脏——这是一项重大胜利，因为心力衰竭往往是杜氏患者死亡的原因。
格斯巴赫说:“要将其转化为人类疗法并证明安全性，仍有大量工作要做。”“但我们第一次实验的结果非常令人兴奋。从这里开始，我们将优化输送系统，在更严重的DMD模型中评估这种方法，并评估在更大动物身上的效率和安全性，最终目标是进入临床试验。”
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