視網膜遺傳疾病的發生，會導致患者視覺損傷，嚴重可致盲。視網膜色素變性作為其中一種常見的遺傳性眼科疾病，其表徵為患者在出生後伴隨著嚴重的夜盲，視覺區域逐漸減小直至徹底喪失視覺，嚴重影響了患者的生活
【1】。到目前為止，尚無治療視網膜色素變性的有效治療手段。CRISPR-Cas9基因編輯是治療遺傳性視網膜疾病的潛在手段之一。但是當前的基因編輯手段存在著效率低、難以實現在非分裂神經元中進行精準基因修復等缺陷。
圖片引自：https://areaoftalmologica.com
為了解決上述問題，實現安全有效地利用同源重組精準修復對視網膜色素變性等遺傳性疾病的治療，2019年4月18日，中國科學技術大學薛天教授課題組、中科院上海神經科學研究所仇子龍研究員課題組、中國科學技術大學章梅課題組合作，在Science Advances 雜誌上發表文章In vivo genome editing rescues photoreceptor degeneration via a Cas9/RecA-mediated homology-directed repair pathway ，在CRISPR/Cas9基礎上，創新性引入MS2-RecA複合蛋白系統，提高了體內同源重組修復效率。
RecA為原核表達的可促進同源重組的蛋白酶【2】。通過改造獲得具有MS2結合區的嚮導RNA，使得MS2-RecA複合蛋白得以在嚮導RNA附近招募更多的模板DNA，並協助同源重組的發生，從而提高在體同源重組修復的效率。這種利用Cas9/RecA的新型基因編輯方法被稱為Targeted-RecA Enhanced homology-Directed repair，簡稱TRED。
在具有點突變視網膜色素變性小鼠rd1模型中，研究人員通過表達TRED系統，實現了對視網膜視杆細胞的點基因突變修復。在TRED處理後的小鼠中，視錐細胞和視杆細胞退化得以減弱，小鼠視網膜具有一定感光功能的恢復。在出生後三天的小鼠中，視網膜中央區的感光細胞分裂能力幾乎喪失。令人驚喜地是，TRED也能夠矯正非分裂期視杆細胞的基因突變，遏制部分視杆和視錐細胞的退化，修復rd1小鼠的部分視覺感光能力。這樣TRED新型基因編輯方法實現了在非分裂細胞中同樣實現基因矯正和細胞功能修復 （下圖）。
總的來說，研究人員通過一系列的實驗證明，TRED這一體系可實現在體精準基因編輯和視覺功能修復，具有較大的意義和臨床參考價值。更進一步的是，由於能夠解決非分裂細胞內難以進行同源重組修復的限制，TRED有可能廣泛應用於神經系統內的遺傳性疾病和其他多種人類遺傳疾病的治療。
據悉，中國科大合肥微尺度物質科學國家研究中心博士生才源、上海神經所助理研究員程田林和中國科大生命科學與醫學部碩士生姚藝川為該文章的共同第一作者。中國科大薛天教授、上海神經所仇子龍研究員和中國科大章梅副教授是本文的共同通訊作者。
原文鏈接：
https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav3335
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參考文獻
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