遺傳疾病是指由于遺傳物質(zhì)的改變導(dǎo)致的疾病，能夠通過生育遺傳給后代，是困擾人類健康的一類重要疾病。徹底根治遺傳疾病的方法是通過基因治療的手段在生殖細(xì)胞中修復(fù)改變的遺傳物質(zhì)，并將正確的遺傳物質(zhì)傳遞給下一代，產(chǎn)生健康的個(gè)體，從而在人群中徹底清除遺傳缺陷。然而，目前存在的基因修飾手段不能有效地在生殖細(xì)胞中進(jìn)行遺傳編輯。

12月5日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞研究》（Cell Research）在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所李勁松研究組和吳立剛研究組以及北京大學(xué)湯富酬研究組的一項(xiàng)合作研究，研究人員利用CRISPR-Cas9技術(shù)在小鼠的精原干細(xì)胞中修復(fù)了遺傳缺陷，產(chǎn)生了完全健康的后代。這項(xiàng)研究為人類基因治療提供了一個(gè)新的思路。

CRISPR-Cas9技術(shù)是利用一段與靶序列相同的單導(dǎo)向RNA來引導(dǎo)Cas9核酸酶對(duì)特異靶向DNA進(jìn)行識(shí)別和切割，造成DNA的雙鏈或單鏈斷裂，然后，細(xì)胞會(huì)利用自身具備的兩種DNA修復(fù)機(jī)制對(duì)斷裂的DNA進(jìn)行修復(fù)，即非同源性末端接合（Non-homologous end joining, NHEJ）或同源介導(dǎo)的修復(fù)（Homology-directed repair, HDR）。這一技術(shù)簡(jiǎn)單高效，自問世以來已被廣泛地應(yīng)用于各種模式生物建立遺傳修飾的模型。

2013年，李勁松研究組通過將CRISPR-Cas9系統(tǒng)直接注入攜帶遺傳缺陷的受精卵胚胎中治愈了小鼠的白內(nèi)障遺傳疾?。?/span>Wu et al; Cell Stem Cell, 2013, 13:659）,首次證明CRISPR-Cas9技術(shù)能夠高效地用于遺傳疾病的治療。而這種通過直接胚胎注射的方法存在兩個(gè)問題：一是新生小鼠被治愈的機(jī)率較低，約為30%；二是存有少量實(shí)驗(yàn)脫靶現(xiàn)象。

在此基礎(chǔ)上，為更好地解決這些問題，研究人員從白內(nèi)障小鼠的睪丸中獲取了攜帶純和遺傳突變的精原干細(xì)胞。精原干細(xì)胞是一類可以在體外長(zhǎng)期培養(yǎng)、能夠維持穩(wěn)定的表觀遺傳特性、并能在受體小鼠中產(chǎn)生功能配子的生殖干細(xì)胞。研究人員將CRISPR-Cas9轉(zhuǎn)入精原干細(xì)胞系中，通過單細(xì)胞擴(kuò)增的方式建立了一系列來自單個(gè)精原干細(xì)胞的細(xì)胞系。

隨后，研究人員對(duì)這些細(xì)胞系進(jìn)行了深入分析，選擇滿足以下三個(gè)條件的細(xì)胞系進(jìn)行移植實(shí)驗(yàn)：1）通過基因型分析確定兩個(gè)突變位點(diǎn)均已修復(fù)；2）通過預(yù)測(cè)脫靶位點(diǎn)測(cè)序或者全基因組測(cè)序確定不存在脫靶問題；3）通過特定印記基因甲基化鑒定或者全基因組甲基化測(cè)序，確定修復(fù)的精原干細(xì)胞維持正常的表觀遺傳特性。最后，將這些“優(yōu)質(zhì)”細(xì)胞移植到去除了生殖細(xì)胞的受體小鼠睪丸內(nèi)后，研究人員獲得了100%完全健康的小鼠。

CRISPR-Cas9技術(shù)介導(dǎo)的生殖細(xì)胞遺傳修復(fù)為人類基因治療提供了一條新的思路。今后的研究需要驗(yàn)證這一技術(shù)路線在人類的生殖細(xì)胞中實(shí)施的可行性。