中国科学家用TALEN技术治疗地中海贫血取得重要进展

中国科学家用TALEN技术治疗地中海贫血取得重要进展

中科院再生生物学实验室的研究人员发现，利用TALEN技术对来源于β-地中海贫血病人的非整合型（integration-free）iPSCs进行珠蛋白基因（HBB）修复可以作为一种治疗地中海贫血的有效方法。该研究成果发表在近日的《The Journal of Biological Chemistry》杂志上。
β-地中海贫血是由珠蛋白基因的缺失或点突变所致。有资料显示，该病主要分布在地中海国家及亚洲地区。目前造血干细胞（HSC）移植是治疗此病的有效方法，但是骨髓供者与患者(受者)的HLA若不相合，便可能会发生严重的排异反应。将来自β-地中海贫血患者的的体细胞重编程为iPS细胞，突变修复后再将其诱导分化成HSCs，从而让患有这种遗传性疾病的病人看到了治愈的希望。
潘光锦教授及其研究生利用TALEN技术对来自两种不同类型地中海贫血患者的非整合性iPSCs进行HBB基因突变的原位修复。研究人员证实这些修复好的iPSCs具有多能性及正常核型，很重要的是在修复过程中TALEN没有引发脱靶突变，说明这个方案在临床治疗上可能是安全的。同时还表明，这些修复好的iPSCs分化成造血祖细胞（HPCs）和成红血球细胞后，HBB基因在细胞中能有完整的表达。这项研究显示由于突变引起疾病的地中海贫血可通过对iPSCs进行原位修复实现HBB基因功能的恢复。
背景介绍：
TALEN 技术（Transcription activator–like effector Nuclease）是一种新的靶向基因修饰技术，TALE蛋白的氨基酸序列与靶位点的核酸序列具有恒定的对应关系。研究者通过组合各类模块，可针对任意核酸靶序列构建TALEN，在特异位点切割目标基因，产生双链断裂，进而对该位点进行多种DNA操作，如基因敲除、基因敲入、定点突变。该技术成功解决了RNAi技术中knockdown效率低下的问题，同时克服了锌指核酸酶（ZFN）技术筛选复杂、成本过高的缺点，也避免了CRISPR/Cas9严重脱靶的现象，使靶向基因修饰变得更为高效和便捷。TALEN技术现已成功应用于动物（人类、鼠、、鱼、家蚕等）、植物（烟草、水稻、拟南芥等）、微生物（酵母、病毒等），无基因序列、细胞类型和物种的限制利用。过去，将高度重复的TALE模块连接在一起相当困难，FastTALE技术的出现彻底解决了这个难题，可以很容易地在1天内完成TALEN的构建。