信用:罗克珊makasdjian和斯蒂芬·麦克纳利,从UT健康科学圣安东尼奥视频

小鼠脆性X染色体综合征,用CRISPR-cas9处理以敲除参与强迫行为和表现出少得多的重复挖行为的基因。使用CRISPR金技术类似的方法可以用于治疗其它自闭症谱系障碍的夸张的重复行为特性。

科学家用CRISPR-cas9基因编辑,以减少在小鼠一些孤独症症状脆性X综合征的一种形式,自闭症谱系障碍的最常见已知的单基因原因。

采用纳米金交付DNA切割cas9酶进入大脑 - 威尼斯棋牌伯克利分校开发出一种技术,并称为CRISPR-金 - 研究人员能够编辑用于神经递质受体的基因,减少重复的行为特征脆性X综合征(FXS)的。

因为夸张重复行为是在自闭症谱系障碍共同的特征,在FXS小鼠模型的这些行为的有效的还原演示此技术于其它类型的量,遗传原因已知孤独症的潜在应用,研究人员说。

“有没有自闭症治疗或治愈然而,许多小分子治疗靶向蛋白是导致自闭症已经失败的临床试验,说:”研究的负责人惠青年李某,蜂窝和综合生理学在大学的助理教授在圣安东尼奥得克萨斯大学健康科学中心。 “这是我们能够编辑的因果基因中的行为症状的大脑和展示救援自闭症的第一案”。

据研究人员介绍,CRISPR-黄金拥有越来越cas9进入人体,如利用病毒等手段很多优点。

“关于本文的真正引人注目的是,惠年轻人能够表明,如果你注入的CRISPR-金入脑,你可以敲了致病基因,实际上看相当显著的行为改变,说:” CRISPR-金发明者niren穆尔蒂,生物工程的威尼斯棋牌伯克利分校教授。 “这是第一次有人曾经表明,与非病毒交付。”

那些患有自闭症谱系障碍有与其他人以及夸张的重复行为,如摇晃着,挥舞着相互作用的问题。而出现ASD具有各种原因,包括多个基因突变,等FXS单基因疾病是探索的原因和潜在的治疗的一个简单的方法。而自闭症谱系障碍会影响所有的孩子超过一成,FXS是罕见的,在每一个女生的男生4000一6000发生。

结果在每月的杂志自然生物医学工程进行网上发表6月25日。

首个,其独一无二的研究

这项新研究是首次证明cas9蛋白可以摆渡到大脑敲除基因,并有治疗作用。而其他研究人员已经通过类似的腺相关病毒病毒插入基因cas9为神经元,产生的问题,因为该基因不断表达cas9酶,导致其他基因的随机切割。 CRISPR金携带cas9络合物本身 - 纯化cas9蛋白和向导RNA - 直接导入细胞,在那里它减少了几次,然后消失。

“如果你注入使用病毒DNA CRISPR,你无法控制cas9蛋白质和RNA指导有多少表达,通过病毒注入所以它有一个潜在的问题,”李说。 “我认为,CRISPR-金法是非常冷静,因为我们可以控制我们要注入量和可能减少使用CRISPR的副作用,例如脱靶效应。”

该技术打开大门的处理条件范围从阿片成瘾的和神经性疼痛,以精神分裂症和癫痫发作,墨菲说。

阻尼的过度兴奋脑

使CRISPR - 金,一个CRISPR递送系统,金纳米颗粒覆盖有DNA的寡核苷酸的森林和装饰有cas9核糖核蛋白,蛋白质和向导RNA的复合物。然后覆盖有聚合物,可以帮助细胞吸收颗粒GET,在大脑中的这种情况下,神经元,星形胶质细胞和小胶质细胞。
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在与FXS小鼠实验中,研究人员注入CRISPR-黄金携带cas9复杂到大脑的纹状体,已知介导习惯形成的区域,包括相关的重复性行为共同ASD。所述cas9靶向兴奋受体,代谢型谷氨酸受体5(mGluR5的),即参与通信神经元之间,并且已知在FXS被失调。通过禁用mGluR5的基因,研究人员能够以抑制细胞之间,减少重复的行为夸大了信号。

“这个实验之前,我们不知道,如果在纹状体mGluR5受体是专门从事夸张的重复行为;这是我们研究的一个重要的生物学发现,”李说。

用FXS小鼠的重复行为包括强迫性的挖掘和定期跃起到空中。挖了约30%的减少,而跳跃下降70%。在纹状体中的mGluR5基因的大约50%进行了编辑,该近一半切受体蛋白质的数量。

制药公司曾尝试小分子药物注射到血液系统,以阻止相同的受体,但而重复的行为有所减少注意到,小鼠没有后续治疗无反应,显然变得宽容。

有为的CRISPR-黄金系统是由穆尔蒂,谁侧重于药物递送和开发新的抗生素研制。通过保持cas9分子的DNA链,其是基因切割酶的组合和引导RNA的森林覆盖的技术使用金纳米粒子,在关于该基因用于治疗mGluR5家。包被封装在一个聚合物,帮助它进入适当的细胞。

去年,穆尔蒂和他的同事证明,CRISPR-金价可能摆渡cas9成肌肉细胞,并用正常的基因,以提高强度小鼠Duchenne型肌营养不良替代突变基因。

CRISPR-黄金携带cas9复合物注射至已与脆性X综合征的形式创建小鼠(红色)的大脑纹状体。作为对照,正常小鼠也注射CRISPR金。
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新的文件证明,CRISPR-黄金可以顺利拿到cas9成各种的脑细胞。

“我们在本文中表明,我们还能够编辑非神经细胞:小胶质细胞,这是大脑的免疫系统的一部分,和星形胶质细胞,支持神经元,”墨菲说。 “我们其实编辑比那些神经元更有效,而那些可以在很多疾病中发挥非常重要的作用。”

在2016年,穆尔蒂的实验室分拆启动,genedit,生产和测试CRISPR-黄金疗法适用于多种遗传性疾病。根据genedit CEO和威尼斯棋牌伯克利分校博士kunwoo利,谁是目前工作在威尼斯棋牌伯克利分校校园QB3车库出来,脑细胞的成功编辑打开大门治疗许多疾病。

“CRISPR金可用于治疗多种遗传性疾病,如亨廷顿病,”李说。 “但它不限于单基因疾病;它也可以对多基因遗传病中,一旦我们弄清楚有关的基因的整个网络。”

重要的是这项研究中,墨菲说,genedit想出如何出货CRISPR-金粒子长距离 - 从伯克利到圣安东尼奥 - 和重复性生产它们,消除了一个关键瓶颈限制了许多其他纳米技术的翻译。

惠阳利,kunwoo李现在穆尔蒂正在开发能够直接通过脊髓被注入到中枢神经系统CRISPR-金颗粒,避免需要打开颅骨,并直接注入大脑。惠阳利是乐观地认为,这可能是有效,因为颅内注入纹状体,以减少重复的行为,甚至可能解决一些ASD的社会交往问题。

博士后研究员李bumwhee UT健康圣安东尼奥和kunwoo李genedit的是论文的共同第一作者。其他作者是技术人员SHREE熊猫,博士后弗拉季bugay和副教授罗伯特·布伦纳UT健康圣安东尼奥,高中生罗德里戈·冈萨雷斯,罗哈斯和孝闵园和安东尼冲genedit的。

工作是通过在威尼斯棋牌伯克利分校生物科学定量(QB3)加州理工学院的支持,健康(r01eb023776)和得克萨斯系统冉冉升起的新星大学的国家机构奖惠阳利。 kunwoo利,公园和穆尔蒂是genedit INC的共同创始人。

封面插图:在圣安东尼奥的形象得克萨斯大学健康科学中心大学