怀特海德研究所的研究人员们正在使用一种改进的CRISPR/Cas9引导激活策略来研究男性智力残障的最常见原因。

脆性X染色体综合征（Fragile X syndrome）是男性智力残障的最常见原因，在男性新生儿中的发病率约为1/3600。该综合征还会导致自闭症的特征，比如社交和沟通障碍，以及注意力问题和多动症。目前尚无治愈这种疾病的方法。

脆性X染色体综合征是由X染色体上FMR1基因中阻止该基因表达的突变导致的。在大脑发育过程中，FMR1编码蛋白的缺失已被证实会引起与该综合征有关的神经元过度兴奋。现在，怀特海德研究所（Whitehead Institute）的研究人员们利用他们开发的去除甲基化（保持突变基因关闭的分子标记）的改进版CRISPR/Cas9系统，首次恢复受影响神经元中脆性X染色体综合征基因的活性，提示这种方法可能被证明是一种针对异常甲基化所致疾病的有用范例。

这项研究由怀特海德生物医学研究所（WhiteheadInstitute for Biomedical Research）创始成员Rudolf Jaenisch的实验室进行，发表于《细胞》（Cell）杂志。该研究首次提供了直接证据，表明从FMR1基因位点内特定片段去除甲基化能够重新激活该基因并挽救脆性X染色体综合征神经元。

FMR1基因序列包括一系列三核苷酸（CGG）重复，这些重复的长度决定了个体是否会发展出脆性X染色体综合征：该基因的正常版本包含5到55个CGG重复，包含56到200个重复的版本被认为具有引发该综合征某些症状的较高风险，而包含超过200个重复的版本则会导致脆性X染色体综合征。

到目前为止，将FMR1中的过多重复与脆性X染色体综合征相联系的机制还没有得到充分理解。但Jaenish实验室博士后、《细胞》研究的第一作者ShawnLiu，以及其他作者们认为：覆盖这些核苷酸重复的甲基化可能在关闭基因表达中起到重要作用。

为了验证这一假说，Liu使用最近和Hao Wu（Jaenisch实验室的另一位博士后）一起开发的基于CRISPR/Cas9系统的技术，从FMR1重复去除甲基化标记。这种技术可以在特定的DNA片段添加或删除甲基化标记。去除这些甲基化标记使得FMR1基因的表达恢复到正常基因的水平。

“这些结果非常令人惊讶——这项工作几乎完全恢复了FMR1基因的野生型表达水平，”Jaenisch说道。Jaenisch主要隶属于怀特海德研究所，研究所有他的实验室，他的研究也在那里进行。Jaensch也是麻省理工学院的生物学教授。他表示，“测试治疗干预时，科学家们通常只能实现部分修复，所以这些结果是相当可观的。”

重新激活的FMR1基因挽救了由脆性X染色体综合征诱导多能干细胞（iPS）衍生的神经元，逆转了与该综合征相关的异常电活动。当所挽救的神经元被移植到小鼠大脑中时，FMR1基因在神经元中保持活跃至少3个月，意味着纠正的甲基化在动物身上也许是可持续的。

“我们发现，这种疾病在神经元层面是可逆的，”Liu说，“当我们从脆性X染色体综合征iPS细胞衍生的神经元中去除CGG重复的甲基化时，我们实现了FMR1的完全激活。”

基于CRISPR/Cas9的技术可能也适用于其他由异常甲基化引起的疾病，包括面肩肱型肌营养不良症（facioscapulohumeral muscular dystrophy）和基因印记疾病（imprinting diseases）。

“这项研究验证了靶向基因甲基化的方法，这将是科学家们遵循这种方法治疗其他疾病的一个范例，”Jaenish说道。

外文链接：Study: Fragile X syndrome neurons can be restored

翻译：杨子羽

校审：曹文东/夏蓓