ldy2311 2021-09-16 05:55

將患者成體細胞重編程為誘導多能干細胞的iPS技術，在構建疾病模型和新藥開發中有著很高的應用價值。然而由于遺傳變異等原因，iPS構建的疾病模型可能與患病細胞并不完全一樣。現在的潮流是，將基因編輯工具用到iPS中去，獲得同基因型的疾病模性。日前，Stem Cells and Development雜志上刊登的一篇綜述性文章全面探討了這個問題，我們可以在該雜志的網站上免費讀到這篇綜述。

西奈山伊坎醫學院的Ihor Lemischka、Huen Suk Kim、Jeffrey Bernitz和Dung-Fang Lee在這篇文章中，詳細介紹了iPSC構建疾病模型的新進展，分析了三種主要基因組編輯工具在這一領域中的應用前景（鋅指酶ZFN、TALEN和CRISPR）。

“iPSC在藥物篩選和疾病模型中越來越受到重視，而基因組編輯工具可以幫助我們進一步完善這一過程。Ihor Lemischka等人為我們展示了這些技術的優勢和短板，”雜志主編Graham C. Parker博士說。
人胚胎干細胞（hESC）是研究早期人類發育的理想工具，也是細胞替代治療的寶貴資源。然而免疫排斥和倫理學爭議阻礙了hESC的臨床使用。不過，山中伸彌及其同事開發的iPS技術繞過了這些障礙。在那之后，iPS技術又迎來了多次改進。現在人們已經利用這一技術在體外獲得了多種類型的細胞（神經元、心肌細胞、造血細胞等），并且在小鼠模型中對這些細胞進行了功能研究。

將來自患者的iPSC誘導成為受疾病影響的細胞類型，可以模擬人類疾病和進行藥物篩選。有時iPS建立的疾病模型與真實的疾病狀態并不完全一致。一般來說，對于有著明確致病突變和患病細胞的單基因疾病，iPS技術可以很好的再現其病理現象。但在其它情況下，iPSC并沒有那么成功，導致無法進行精確的分析。

為此，iPSC與對照之間的基因變異應該被去除，確保更精確的比較和分子分析，在模擬疾病時。越來越多的人開始關注基因組編輯工具，希望由此獲得與患病細胞基因型完全相同的疾病模型。ZFN和TALEN已經在這類研究中幫人們成功鑒定了一些疾病新機制。在這種情況下，理解基因組編輯工具的特點和局限性，對于建立更好的疾病模型非常關鍵。

目前，iPS構建疾病模型主要用到的基因組編輯工具是ZFN，也有少數研究使用了TALEN，但CRISPR在這方面的應用還未見報道。ZFN和TALEN的問題在于，它們都會引發脫靶效應，而且在靶標甲基化基因組位點時效率較低。CRISPR系統易于構建，對DNA甲基化不敏感，而且在人類細胞中的效率更高。不過CRISPR的脫靶效應也不容忽視。

此外，生成完美iPSC還有許多因素需要考慮，包括選擇標記、載體、培養條件、基因校正策略、脫靶效應和基因組的完整性。

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