邁步進入新時代——線粒體基因編輯

有些實驗用到限制性內(nèi)切酶，有些實驗用到聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)這個技術(shù)，有些實驗用到基因編輯技術(shù)，而生命的藍(lán)圖，在CRISPR 基因編輯技術(shù)的成功應(yīng)用后，變得更加美麗。一直向前走，越過活細(xì)胞全面基因編輯，越過個體全面基因編輯，回到線粒體基因組編輯，顯得滯后。

線粒體，細(xì)胞的“能量工廠"，線粒體DNA的長度，剛好16569bp,擁有37個基因，編碼13種蛋白,它們參與了細(xì)胞的能量代謝。由于線粒體在能量穩(wěn)態(tài)中的重要作用，線粒體 DNA 中的點突變就可導(dǎo)致發(fā)育障礙、神經(jīng)肌肉疾病、癌癥進展等等多種嚴(yán)重疾病。目前 線粒體 DNA 中有90個已知的致病點突變，約5000人中就有1人患病。然而，由于靶向線粒體的遞送方法的限制，使得現(xiàn)有的基因組編輯工具難以應(yīng)用，例如基于 CRISPR 的基因編輯工具，因為 gRNA 無法有效導(dǎo)入線粒體，導(dǎo)致其無法編輯線粒體 DNA。此外，因為缺乏線粒體基因編輯工具，也導(dǎo)致了現(xiàn)在非常缺乏研究線粒體 DNA 突變的動物模型，這極大地限制了對線粒體遺傳病的研究和治療。因此，開發(fā)針對線粒體 DNA 的基因編輯工具一直是線粒體遺傳學(xué)領(lǐng)域的長期目標(biāo)。在線粒體 DNA 中精確誘導(dǎo)堿基突變，有助于解釋這些突變在發(fā)病機制中的作用，也可作為相應(yīng)的治療方法。

2022年4月25日，韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究院金鎮(zhèn)秀（Jin-Soo Kim）團隊在 Cell 發(fā)表了題為：Targeted A-to-G base editing in human mitochondrial DNA with programmable deaminases 的研究論文。該研究開發(fā)了一種新型線粒體堿基編輯平臺——轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物連接的脫氨酶（TALED），實現(xiàn)了在線粒體中進行 A to G 的堿基轉(zhuǎn)換，為基因編輯補上了最后一塊缺失的拼圖。大大擴展了當(dāng)前對線粒體基因編輯的范圍，不僅可以用于建立線粒體疾病模型，還可以用來治療線粒體遺傳疾病。