哈佛医学院和波士顿儿童医院的科学家们使用一种新的基因编辑方法来挽救与遗传性听力损失的小鼠的听证会，并做得很成功，没有任何明显的脱靶效应作为治疗的结果。

这些被称为贝多芬小鼠的动物接受了相同的基因突变治疗，导致人类进行性进行性听力损失，最终导致20岁左右的耳聋。

7月3日在线自然医学在线描述的新方法涉及经典CRISPR-Cas9基因编辑系统的优化，更精确的版本，更好地识别贝多芬小鼠中发现的引起疾病的突变。精确的工具允许科学家有选择地禁用称为Tmc1的听力基因的缺陷拷贝，同时保留健康的拷贝。

值得注意的是，研究人员报告说，他们的系统设法在小鼠基因组中的30亿个字母中识别出缺陷拷贝中的单个不正确的DNA字母。

研究人员告诫说，即使是像这样的高精度基因编辑疗法也可用于人类，还有许多工作要做。然而，他们说，这项工作代表了一个里程碑，因为它极大地提高了标准基因编辑技术的功效和安全性。

“我们的研究结果表明，这更精，现在经典CRISPR / Cas9编辑工具更有针对性的版本实现了识别和精确度前所未有的水平，”研究的共同高级研究员大卫·科里，转化医学科学的贝尔塔雷利教授在说哈佛医学院的Blavatnik研究所。

此外，该团队表示，该结果为使用相同的精确方法治疗由基因的单个缺陷拷贝引起的其他显性遗传性遗传疾病奠定了基础。

每个人都继承了同一基因的两个拷贝 - 每个父母一个。在许多情况下，一个正常基因足以确保使个体免于疾病的正常功能。相反，在所谓的显性遗传性遗传疾病中，单一缺陷拷贝可导致疾病。

“我们相信，我们的工作打开朝着超针对性地门来治疗，从基因的一个缺陷拷贝出现遗传性疾病的数组，”研究的共同高级研究员杰弗里·霍尔特，在耳鼻喉科和神经学哈佛医学院教授波士顿儿童医院，也是波士顿儿童医学院FM柯比神经生物学中心的附属机构。“这真的是精准医学。”

携带有缺陷的Tmc1基因的小鼠被称为贝多芬小鼠，因为它们的疾病过程模仿着名作曲家所经历的进行性听力损失。然而，路德维希·范·贝多芬耳聋的原因仍然是一个猜测问题。

在小鼠中，贝多芬缺陷的标志是Tmc1基因的DNA序列中有一个不正确的字母 - 一个A代替T - 一个单一的错误，表明正常听力和耳聋之间的区别。

禁用或沉默Tmc1基因的突变拷贝足以保护动物的听力，但如何在不会​​无意中使健康基因失效的情况下完成?

两把钥匙比一把钥匙好

Classic CRISPR-Cas9基因编辑系统通过使用引导分子-gRNA来识别靶突变体DNA序列。一旦确定了目标DNA，切割酶 - Cas9 - 就会剪断它。

到目前为止，这些基因编辑器的准确度并不完美。这是因为导致Cas9酶到达靶位点的指导RNA和切割靶DNA的Cas9酶并不完全精确，最终可能会切断错误的DNA。

为了克服这些挑战，研究人员采用了最初由麻省理工学院病理学教授Keith Joung和马萨诸塞州综合医院HMS病理学助理教授Ben Kleinstiver开发的工具，该工具使用来自金黄色葡萄球菌的改良Cas9酶代替标准Cas9它来自细菌Streptococcus pyogenes。

为了提高检测和破坏的准确性，新的优化系统结合了两个级别的识别 - gRNA定位目标基因和Cas9的修改形式，可以精确定位贝多芬小鼠中的特定DNA突变。使用两种形式的鉴定可确保精确和选择性地切割该基因的异常拷贝 - 并且只有异常拷贝。

研究第一作者Bence Gyorgy说：“我们利用了这个系统可以识别突变DNA但不识别正常DNA并利用双重识别系统来提高精确度的事实。”他在哈佛医学院从事这项工作，目前在研究所工作。瑞士巴塞尔的分子和临床眼科学博士。“这种方法在靶向突变基因方面产生了前所未有的特异性。”

在具有和不具有贝多芬突变的细胞中的初始实验组中，该工具准确地区分突变DNA和Tmc1基因拷贝中的正常DNA。进一步分析显示，在含有一个缺陷和一个正常基因拷贝的贝多芬细胞中，至少99%的分子“切割”仅发生在该基因的缺陷拷贝中。

接下来，研究人员将基因编辑处理注入到有或没有贝多芬突变的小鼠内耳中。DNA分析显示编辑活动仅发生在具有贝多芬缺陷的小鼠的内耳细胞中。在没有突变的治疗小鼠的内耳细胞中没有检测到编辑变化 - 这一发现证实了该工具的精确度。