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“基因魔剪”魔力不再?導致小鼠體內數百個非目標突變
近日,因為一篇新發表的論文,一路高歌猛進的基因編輯和它備受矚目的CRISPR技術再次受到人們謹慎目光的審視。
當地時間5月30日,《Nature Methods(自然方法)》期刊在線發表了一篇名為《體內使用CRISPR–Cas9編輯后意想不到的突變》的文章。來美國哥倫比亞大學醫學中心的研究人員表示,通過全基因組測序結果的對比,研究人員發現經過CRISPR基因修飾的小鼠發生了上千個單核苷酸突變、100多個位點的大片段缺失或插入。這些突變都是目前實驗室常用的計算機模擬程序所無法檢測到的。
基因編輯指的是人為地對基因進行剔除、插入、修復。經過鋅指蛋白和TALENs兩代基因編輯技術之后,借用自然界規律的后起之秀CRISPR因為技術門檻低、效率高,成為目前全球實驗室最為常用的基因編輯技術。CRISPR的中文全稱是“成簇的規律間隔的短回文重復序列”,化用的是細菌免疫系統應對噬菌體的特殊機制,在向導RNA的帶路下,用Cas9蛋白對目標DNA片段進行切割。
但CRISPR并非完美,它的脫靶性一直被詬病。所謂脫靶,指的是CRISPR系統可能會“傷及無辜”,除了人們想改變的目標基因外,對其他基因做出改變,從而可能產生副作用。
自從CRISPR系統問世以來,科學家們都在想盡辦法提高CRISPR系統的特異性,減少脫靶現象。通過計算機模擬程序,科學家現在可以知道在具體的“工作環境”中,CRISPR可能會無意造成哪些區域突變,然后單獨檢查這些區域。
但最近發表的這篇文章認為,此前人們對CRISPR脫靶效應的關注都局限在基因位點上,而忽視了更小層次的單個核苷酸的突變。核苷酸是RNA和DNA的基本組成單位。
在實驗中,研究人員用CRISPR系統分別修飾了兩只盲鼠的單個基因,通過全基因組測序并與未經過基因編輯的小鼠進行比對,發現兩只盲鼠的目標致盲基因的確都得到修復。但同時,一只改造后的盲鼠出現了1736個單核苷酸突變和164個位點的大片段缺失或插入;另一只改造后的盲鼠出現了1696個單核苷酸突變和128個位點的大片段缺失或插入。其中,有1397個單核苷酸突變和117個位點的大片段缺失或插入是兩只盲鼠共有的。

同時,研究人員在文中表示,尚不清楚通過優化向導RNA和Cas9能否減少突變的出現,也不清楚這是否是所有向導RNA在體內“工作”時的通病。
“在能無風險地使用CRISPR,尤其是在臨床上能無風險地使用之前,提高CRISPR-Cas9的忠誠度,減少脫靶產生的突變仍需要更多的工作?!毖芯咳藛T在論文中寫道,他們建議此后使用全基因組測序的方法來檢測體內編輯后是否有脫靶導致的突變。
完成該實驗的研究人員表示,他們對CRISPR仍保有樂觀態度,但每個新療法都不可避免地有一些潛在風險,而人們需要知道那些風險會是什么。
另一方面,基于CRISPR技術的人體臨床試驗已經開始。2016年,在中國四川,四川大學華西醫院的腫瘤學家盧鈾開始將經CRISPR改造的免疫細胞注入肺癌患者體內,嘗試全新的治癌方法。這是全球首例在人體上進行的CRISPR基因編輯臨床試驗。
有市場分析認為,CRISPR技術將帶起每年數十億美元的基因編輯市場。而這篇揭示CRISPR或有人們此前沒預想到的副作用的文章,則成為一個利空消息。5月30日,以CRISPR為核心的生物技術公司Intellia Therapeutics、Crispr Therapeutics、Editas的股價都有不定程度的下跌。





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