近年來，CRISPR技術(shù)被越來越多的人認(rèn)為是癌癥的“控制中心”，可以用來修復(fù)導(dǎo)致失明的基因突變、治療生物的遺傳疾病、甚至通過編輯人類胚胎基因來找出導(dǎo)致不孕和流產(chǎn)的原因。

圖丨蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中編號為5AXW的金黃色葡萄球菌的Cas9蛋白晶狀結(jié)構(gòu)

近日，Nature 子刊 Nature Methods 發(fā)表的一篇文章則表明，基因編輯技術(shù)有可能會在引起基因組內(nèi)數(shù)百種尚不確定的基因突變。

“我們一致認(rèn)為，CRISPR 引起的偏靶突變這一發(fā)現(xiàn)具有非常嚴(yán)重的潛在危害，其中包括單核苷酸突變和基因組非編碼區(qū)域的突變。”論文聯(lián)合作者、哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的 Stephen Tsang 博士說。

眾所周知，CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)憑借其快速和高精確度的特點(diǎn)，被科學(xué)家視為了解基因在疾病中作用的重要途徑。與此同時，基因編輯技術(shù)由于可以刪除或修復(fù)有缺陷的基因，所以它也為基因治療帶來了新的希望。

世界上首例將 CRISPR 應(yīng)用于人體的治療案例目前正在中國進(jìn)行，而歐美國家也會很快跟上。甚至有專家認(rèn)為，目前中美在該領(lǐng)域的競爭將日趨白熱化，有點(diǎn)類似當(dāng)初冷戰(zhàn)時期的美蘇太空競賽，只不過這次的主題換成了生物醫(yī)療。

然而，看似前景無可限量的 CRISPR 技術(shù)卻也遭到了質(zhì)疑。研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了該技術(shù)在用于活體生物時可能產(chǎn)生副作用的證據(jù)，而且其導(dǎo)致的非目標(biāo)基因突變有可能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象。

圖丨CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)說明

在之前的研究中，Tsang 博士和他的研究團(tuán)隊對兩只 CRISPR 基因編輯的小鼠做了全基因組測序，并進(jìn)行了健康程度比對。他們試圖找到 CRISPR 引起的突變，包括合成 DNA 和 RNA 最基本的單核苷酸分子。

他們發(fā)現(xiàn)，CRISPR基因編輯技術(shù)確實成功修復(fù)了小鼠體內(nèi)導(dǎo)致失明的基因，但這兩只小鼠體內(nèi)卻出現(xiàn)了超過 1500 個單核苷酸位點(diǎn)變異（SNVs），以及超過 100 個大片段序列插入與缺失（InDels）。

“研究者們經(jīng)常會使用一些計算機(jī)算法來預(yù)測非目標(biāo) DNA 突變，然而小鼠體內(nèi)發(fā)生的這些突變從來沒有被預(yù)測到”，Tsang 研究團(tuán)隊的報告指出。

圖丨截選自Nature Methods的實驗結(jié)果數(shù)據(jù)對比

在上面圖表的前兩行，即全基因組測序單核苷酸位點(diǎn)變異（WGS SNVs）與全基因組測序大片段序列插入與缺失（WGS indels），已經(jīng)說明了 CRISPR 基因編輯小鼠體內(nèi)產(chǎn)生的非目標(biāo)突變。

巴蘇克博士表示：“雖然我們對 CRISPR 依舊保持樂觀，但作為醫(yī)生，我們知道任何一種新的療法都會有潛在的副作用，而對于 CRISPR，我們也必須要找出它的副作用是什么?！?/span>

但與眾多科學(xué)實驗一樣，小鼠體內(nèi)發(fā)生的突變不一定意味著人體實驗無法開展，只是現(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急是要確定這類突變是否會在更大規(guī)模、更復(fù)雜的樣本中出現(xiàn)，比如人體。

目前，研究人員也在積極改進(jìn) CRISPR 系統(tǒng)中基因切割酶和將酶引導(dǎo)到正確基因的 RNA 的部分，以此來提高基因編輯的效率。

Tsang 博士進(jìn)一步補(bǔ)充道：“我希望，我們的研究結(jié)果可以促使其他人使用全基因組測序來作為判斷他們所研究的 CRISPR 技術(shù)的脫靶效應(yīng)，進(jìn)而篩選出最安全、最準(zhǔn)確的基因編輯技術(shù)?！?/span>

據(jù)《自然》雜志早些時候的報道，2016 年 10 月 28 日，由腫瘤學(xué)家盧鈾教授領(lǐng)導(dǎo)的四川大學(xué)的研究團(tuán)隊在華西醫(yī)院將經(jīng)過基因編輯的細(xì)胞注入到了一名參與臨床試驗的肺癌患者體內(nèi)。

中國科學(xué)家主導(dǎo)的人體試驗原本計劃于 2016 年 8 月進(jìn)行，但由于培養(yǎng)被編輯的細(xì)胞所需要的時間超出了最初的預(yù)期，所以才一直拖到十月底。不過中國在 CRISPR 技術(shù)上的應(yīng)用上的步伐已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了美國前面。

圖丨四川大學(xué)華西醫(yī)院腫瘤學(xué)家盧鈾教授

美國的首次 CRISPR 人體試驗?zāi)壳斑€處于計劃階段。雖然在 2016 年初，美國的研究人員就已經(jīng)獲準(zhǔn)進(jìn)行此項試驗，并且獲得了科技大亨肖恩·帕克（Sean Parker）的投資，但估計一直要等到 2017 年晚些時候，這項試驗才會在賓夕法尼亞大學(xué)進(jìn)行。

圖丨賓夕法尼亞大學(xué)腫瘤細(xì)胞免疫療法專家 Carl June

正如賓夕法尼亞大學(xué)腫瘤細(xì)胞免疫療法專家、美國首例CRISPR人體實驗科學(xué)顧問Carl June所說：“我認(rèn)為在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上將爆發(fā)一場新的‘美蘇太空競賽’，不過這次的競爭雙方將是中國和美國。不過競爭也是很重要的，因為它通常有助于提高最終技術(shù)的可靠性。”

參考資料：

https://www./turns-out-crispr-gene-editing-can-cause-hundreds-of-unexpected-mutations

https:///pub_releases/2017-05/cumc-cge052617.php

https:///news/2017-05-crispr-gene-hundreds-unintended-mutations.html

https:///news/2017-04-accurate-dna-method.html

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