盡管DNA檢測變得越來(lái)越快速、廉價(jià)和容易,但檢測結果有時(shí)仍模棱兩可,例如一些具有不確定意義的基因變異會(huì )阻礙對疾病風(fēng)險的準確評估,心臟病亦是如此?,F在,來(lái)自斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究團隊表明,他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種技術(shù),可揭示某種基因變異是否會(huì )導致心臟猝死,從而大大減少了患者不必要的擔心。
論文一:CRISPR基因編輯確診長(cháng)QT綜合征
6月26日,發(fā)表在JACC雜志題為“Genome Editing of Induced Pluripotent Stem Cells to Decipher Cardiac Channelopathy Variant”的論文中, 資深作者Joseph C. Wu博士和通訊作者和Priyanka Garg博士他們討論了如何使用先進(jìn)的基因編輯工具和干細胞技術(shù)來(lái)確定一名39歲患有這些神秘突變之一的患者是否面臨著(zhù)發(fā)生一種心臟?。ǚQ(chēng)為長(cháng)QT綜合征long QT syndrome的心律失常)的高風(fēng)險。這種心律失常會(huì )導致心跳不穩、暈厥和心臟猝死。
Wu指出,這也是利用干細胞和基因組學(xué)進(jìn)行精準心血管醫療的首批案例之一。
具體來(lái)說(shuō),這位患有心悸和頭暈病史的病人聯(lián)系了一位對這些癥狀存在擔憂(yōu)的醫生?;颊呒易迨凤@示,他有一個(gè)因踢足球而死于心臟病的堂弟,一個(gè)有暈厥史的兄弟和一個(gè)有四個(gè)兄弟的祖父,并在40歲前突然去世。醫生對患者做了幾項心電圖檢查以測試心功能。
在最終定論之前,他的醫生選擇了謹慎的態(tài)度,并給病人開(kāi)了β受體阻滯劑(一種常用于治療輕度長(cháng)QT綜合征的藥物)。另外,基因測試顯示患者對KCNH2基因有不確定的變異。這一結果令人擔憂(yōu),因為已知該基因上的其他幾個(gè)突變會(huì )導致長(cháng)QT綜合征2型,這是該疾病最常見(jiàn)的類(lèi)型之一。
隨后,病人被轉介給Wu和他的同事,以確定這一變異是致病的還是良性的。
首先,研究人員從患者的血液細胞中誘導了多能干細胞——即iPS細胞,它可以發(fā)育成任何類(lèi)型的細胞。通過(guò)將iPS細胞分化成心肌細胞(也就是在培養皿中像心臟一樣自發(fā)跳動(dòng)的心臟細胞),他們掌握了病人的確切基因組成,包括KCNH2基因的變異。
這些(培養的)細胞可用于各種測試,包括許多對患者自身不可行的測試。因此也被研究人員形象地稱(chēng)為“培養皿中的疾病”(disease in a dish)或“培養皿中的病人”( patient in a dish)。
Garg說(shuō):“生成病人特有的iPS心臟細胞的優(yōu)點(diǎn)是,不必對病人使用任何侵入性程序來(lái)獲得細胞。你可以在一個(gè)培養皿中生成病人的心臟細胞,然后通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的血液樣本去研究它們。”
接下來(lái),研究人員使用CRISPR基因編輯工具來(lái)糾正KCNH2基因中的一個(gè)缺陷核苷酸突變,并將同樣的缺陷核苷酸引入健康對照基因。
對帶有突變的心臟細胞進(jìn)行的測試顯示,與健康患者的細胞相比,長(cháng)QT綜合征具有顯著(zhù)特征,包括延遲心跳的電干擾和輕度心律失常傾向。而在突變被關(guān)閉的以及健康患者的細胞測試中,未觀(guān)察到這些結果。
最終,研究人員證實(shí),該患者確實(shí)患有輕度的長(cháng)QT綜合征。
論文二 :CRISPR基因編輯確診良性突變
6月18日,另一篇由Wu為主要作者發(fā)表在《循環(huán)》雜志題為“Determining the Pathogenicity of a Genomic Variant of Uncertain Significance Using CRISPR/Cas9 and Human-Induced Pluripotent Stem Cells” 的文章中,研究人員繼續使用CRISPR基因編輯和干細胞技術(shù)來(lái)確定一種意義不明的變異,之前醫生曾擔心這種變異可能是肥厚型心肌病的征兆,但隨后被該團隊證明是良性的。
吳指出,使用這些相同的方法來(lái)確定兩個(gè)不同的患者是否面臨兩種完全不同疾病的風(fēng)險,這表明CRISPR平臺是一個(gè)有前途的風(fēng)險評估工具,可以評估一般不確定意義的變異。
他總結道:“這些研究的結果令我特別興奮,因為我們使用精準的健康方法滿(mǎn)足了病人未被滿(mǎn)足的需求。這意味著(zhù)我們現在有能力更深入地告訴患者,某些不確定意義的變異到底意味著(zhù)什么。"
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