圣裘德儿童研究医院的科学家们已经开发出一种工具，可以找到将基因引入人类DNA的安全位置。该工具是提高基因和细胞疗法安全性和有效性过程中的一个早期步骤。这项研究最近发表在《基因组生物学》杂志上。
"我们已经创建了编辑基因组的地图，"共同通讯作者、圣裘德血液学系的Yong Cheng博士说。"通过这个工具，我们提供了一种新的方法来确定安全整合基因盒的地方。我们创建了一步一步的指示，所以任何人都可以按照步骤，轻松找到特定组织中的安全港湾位置。"
基因疗法，即给病人一个功能失调的基因副本，在治疗一些遗传性疾病方面已初步成功。然而，该领域一直存在着安全问题，例如无意中激活了一个致癌基因，在一些病人身上引起了癌症。
因此，科学家们一直在寻找基因组中的"安全港湾"，或者说是可以引入一个基因而不会导致癌症或其他问题的位置。研究人员开发了一个管道，利用来自特定组织（如血细胞）的基因组和表观遗传学信息来搜索安全港湾位置。
共同第一作者Dewan Shrestha（左），通讯作者Yong Cheng博士（中），以及共同作者Ruiqiong Wu（右）。资料来源：圣裘德儿童研究医院
该工具使用来自1000个基因组计划的数据，对健康人之间高度可变的DNA序列进行比较。研究人员推断，如果一个DNA区域在健康人中经常被删除或插入，那么它很可能也能被基因疗法安全地修改。
Cheng说："我们的方法是一种以组织特异性方式确定基因组安全港的新方法。没有人从这个角度尝试过。我们的第一步是找到在健康个体中显示出高频率插入或删除的基因组位点。"
如果单细胞中的DNA是一根绳子，它将有两米长。但是除了线性序列之外，DNA可以利用染色质（与DNA相关的蛋白质）循环成复杂的三维结构，以适应细胞内。就像绳子一样，DNA可以有影响其功能的循环。圣裘德的工具在搜索可访问的安全港湾站点时考虑到了这些环路和其他结构的存在。
Cheng说："我们的工具评估了DNA的三维结构，因为人类的DNA不是一个一维的线性结构，它实际上是三维的，因此，在DNA的线性序列中，DNA的部分可能离得很远，但由于三维结构的循环，在物理上可能是彼此相邻的。在这种情况下，3D的接近程度比线性距离更重要"。
"安全的基因治疗需要两件事，"Cheng说。"第一，保持新基因的高度表达。第二，整合需要对正常的人类基因组产生最小的影响，这是人们进行基因治疗的一个主要关注点。"
科学家们发现，放置在他们的工具所确定的安全港湾位置的基因随着时间的推移保持了它们的表达。研究人员还表明，如果他们把一个基因放到他们的工具所确定的安全港区域之一，它对附近基因的影响比经典的安全港所在位置来得小。
这个工具被称为基因组学和表观遗传学指导的安全港湾映射器（GEG-SH mapper），可免费使用：