באשכולות, באופן קבוע interspaced, קצר palindromic חוזר (CRISPR) מייצג את ההתקדמות האחרונה בהנדסת הגנום והטכנולוגיה יש מהפכה ונוהגין לגנטיקה תאים, אורגניזמים. עריכת מבוססי CRISPR הגנום מנצל מדריך בודד RNA (gRNA) לכוון endonuclease CRISPR-הקשורים כגון חלבונים הקשורים CRISPR 9 (Cas9), Cpf1 ליעד דנ א גנומי משלים ברצף protospacer מקודד על ידי gRNA עם protospacer ספציפיים מוטיב סמוכים (פאם)1,2. פאם משתנה בהתאם למין חיידקי של הגן Cas9 או Cpf1. נוקלאז Cas9 הנפוץ ביותר נגזר הפישחה ינפל תומימת סטרפטוקוקוס (SpCas9) מזהה רצף פאם הגולה שנמצא ישירות במורד הזרם של הרצף היעד ב- DNA גנומי, על סטרנד-יעד. באתר היעד, החלבונים Cas9 ו- Cpf1 לייצר הפסקה כפולה-סטרנד (DSB), אשר לאחר מכן תיקון דרך מהותי DNA תיקון המנגנונים התאיים כולל קצה שאינם הומולוגיים להצטרף (NHEJ) ותיקון מכוון הומולוגיה (HDR) מסלולים3, 4. בהיעדרו של תבנית ה-DNA עבור רקומבינציה הומולוגית, DSB בעיקר יתוקן על ידי השביל NHEJ לשגיאות, אשר עלולה לגרום שהתוספות או המחיקות (indels) של נוקלאוטידים גרימת מוטציות frameshift אם נוצרו DSB הקידוד אזור של ג'ין5,6. לפיכך, מערכת CRISPR כבר בשימוש נרחב להנדס אובדן-של-פונקציה מוטציות מגוון דגמי הסלולר של אורגניזם שלם, על מנת לחקור את הפונקציה של הגן. יתר על כן, Cas9 ואת Cpf1 catalytically לא פעיל פותחו כדי transcriptionally, epigenetically לווסת את הביטוי של היעד הגנים7,8.
לאחרונה, הן SpCas9 והן SaCas9 (נגזר Staphylococcus aureus) יש היה ארוז לתוך וירוס adeno-הקשורים רקומביננטי (rAAV) וקטורים לתיקון ג'ין כמחנכת במודל החייתי של מחלות האדם, במיוחד, דושן ניוון שרירים (DMD)9,10,11,12,13,14,15. DMD זה X-linked רצסיבי מחלה קטלנית הנגרמת על ידי מוטציות בגן dmd, שמקודד הדיסטרופין החלבון16,17, להשפיע על אחד ב 3500 לידות זכר על פי ההקרנה היילוד18 , 19. הוא מאופיין על ידי חולשת שרירים פרוגרסיבית לבזבז. החולים DMD מאבדים בדרך כלל את היכולת ללכת בין 10 ל- 12 שנים של גיל למות מהתקף נשימה ו/או הלב כבר בגיל 20-30 שנים20. ראוי לציין, קרדיומיופתיה מתפתחת אצל > 90% של חולים DMD והוא מייצג המובילים לגרום מוות DMD חולים21,22. למרות Deflazacort (תרופה נגד דלקת), Eteplirsen (אקסון דילוג על רפואה שפיספסו אקסון 51) לאחרונה אושרו עבור DMD על ידי מזון, והתרופות האמריקני (FDA)23,24, אף אחד הטיפולים האלה לתקן את הפגם הגנטי ברמת הדנ א הגנומי. העכבר mdx, אשר נושאת מוטציה ב אקסון 23 של הדיסטרופין, כבר בשימוש נרחב כמו מודל DMD25. יתר על כן, בעבר להדגים כי הביטוי הדיסטרופין פונקציונלי שוחזר על ידי מחיקה בתוך מסגרת של ה-DNA גנומי כיסוי exons 21, 22 ו 23 בשרירי השלד של עכברים mdx באמצעות Ad-SpCas9/gRNA תוך שרירית משלוח9 , ואת השרירים הלב של mdx/utrophin+ /- עכברים באמצעות משלוח rAAVrh.74-SaCas9/gRNA תוך ורידי, בקרום הבטן26.
ב פרוטוקול זה, נתאר בפירוט בכל שלב בעריכת כמחנכת ג'ין הלב כדי לשחזר הדיסטרופין mdx/utrophin+ /- עכברים באמצעות וקטורים rAAVrh.74-SaCas9/gRNA, מ gRNA עיצוב הדיסטרופין לניתוח בסעיפים שריר הלב.