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随着基因组编辑技术迅速向临床治疗方向发展，他们正在提出一种治疗疾病的全新方式的希望。它们还揭示了在潜在治疗可广泛用于患者之前需要解决的一些挑战。
为了应对这些挑战并推动全国各地的努力，美国国立卫生研究院(NIH)启动了体细胞基因组编辑计划。该计划的第一批资助人是由格拉德斯通研究所高级研究员Todd McDevitt博士领导的小组。该团队在未来5年内获得了超过360万美元的奖金，用于评估人体细胞和组织中基因组编辑的安全性。
Gladstone高级研究员，加州大学伯克利分校教授Jennifer Doudna博士也获得资金，通过探索可修复DNA的新CRISPR-Cas蛋白和酶来扩展目前的人类基因组编辑工具包。
“这项计划由美国国立卫生研究院的共同基金资助，表明基因组编辑技术的重要性和前景，例如CRISPR-Cas9，”格拉德斯通研究所所长迪帕克斯里瓦斯塔瓦医学博士说。“我们很自豪Gladstone的研究人员能够对塑造这一领域及其未来的临床应用产生重大影响。”
对于他的项目，生物工程专家McDevitt与另一位高级研究员Gladstone，Bruce Conklin，MD合作，他正在开创一种名为“基因组外科手术”的方法，这反映了为个体患者定制基因组疗法的精确性。
他们共同组建了一支由研究人员组成的团队，他们在组织工程，基因组编辑，基因治疗，干细胞生物学和单细胞基因组学方面具有互补经验。他们的合作者包括来自Chan Zuckerberg Biohub的Andrew May，DPhil，以及加州大学旧金山分校(UCSF)的Luke Judge，MD，PhD和Nicole Paulk博士。
“我们的主要目标是开发能够准确检测基因组编辑对生理功能的不利影响的平台，”McDevitt说，他也是加州大学旧金山分校生物工程和治疗科学系的教授。“通过评估人体细胞和组织中可能存在的安全性和毒性问题，我们希望有助于避免在未来的临床试验中产生意外的影响。”
基因组编辑包括更改人的DNA以移除，插入或替换某些基因。到目前为止，研究人员一直致力于探索这些编辑是否在正确的基因中进行，以及DNA的其他部分是否无意中受到影响。
McDevitt小组提出的新项目将通过检查基因组编辑是否可能导致细胞或组织功能的意外变化来扩展现有知识。更准确地说，他们将研究在造成不良功能后果之前可以容忍的DNA损伤程度。
为此，他们将结合最先进的干细胞工程人体微组织方法和诱导精确基因组编辑和检测任何有害DNA损伤的新方法。
McDevitt将利用他的实验室在开发人类微组织方面的专业知识，忠实地模仿不同细胞类型的组织方式和复杂组织的功能。这些模型将作为识别和量化响应基因组编辑的不良结果的理想平台。
“通过微组织的3D环境，我们可以研究细胞如何协作并确定对一个细胞的编辑是否会对相邻细胞造成不可预测的后果，”McDevitt解释说。“因此，这些组织比生长在培养皿中的单细胞更能预测生理效应。”
该研究小组将在心脏，大脑和肝脏微组织中测试不同的编辑方法，因为这三种组织都具有相关的疾病应用。例如，许多形式的心脏病和神经退行性疾病是由可能通过基因组编辑治疗的基因突变引起的。
“在任何人体试验之前，Microtissues都提供了必要的测试，”康克林说，他也是加州大学旧金山分校医学遗传学和分子药理学系的教授。“由于动物模型往往是人类活动的不良预测因素，因此很少有方法可以确定治疗干预的预期和非预期后果。然而，微小组织将有助于预测可能对设计中的助手有毒的基因组编辑事件的确切类型。并监测更安全的临床试验。“
在研究的前3年，研究小组将开发方法来检测发生的脱靶基因组编辑的频率和类型，并对应于活人类细胞和组织中的特定不良结果。然后，他们将使用他们的系统测试由Somatic Cell Genome Editing计划的其他成员开发的新基因组编辑器，以进一步改进和优化他们的方法。
最终，McDevitt，Conklin及其合作者将分享他们的模型，供其他计划成员广泛使用。在这样做时，他们希望为科学界提供一个关键的新平台，以便在临床医学中进行常规检测之前评估基因组编辑疗法的安全性和有效性。
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