“基因魔剪”魔力不再?导致小鼠体内数百个非目标突变

澎湃新闻记者 王盈颖

2017-05-31 22:09 来源:澎湃新闻

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近日,因为一篇新发表的论文,一路高歌猛进的基因编辑和它备受瞩目的CRISPR技术再次受到人们谨慎目光的审视。
当地时间5月30日,《Nature Methods(自然方法)》期刊在线发表了一篇名为《体内使用CRISPR–Cas9编辑后意想不到的突变》的文章。来美国哥伦比亚大学医学中心的研究人员表示,通过全基因组测序结果的对比,研究人员发现经过CRISPR基因修饰的小鼠发生了上千个单核苷酸突变、100多个位点的大片段缺失或插入。这些突变都是目前实验室常用的计算机模拟程序所无法检测到的。
基因编辑指的是人为地对基因进行剔除、插入、修复。经过锌指蛋白和TALENs两代基因编辑技术之后,借用自然界规律的后起之秀CRISPR因为技术门槛低、效率高,成为目前全球实验室最为常用的基因编辑技术。CRISPR的中文全称是“成簇的规律间隔的短回文重复序列”,化用的是细菌免疫系统应对噬菌体的特殊机制,在向导RNA的带路下,用Cas9蛋白对目标DNA片段进行切割。
但CRISPR并非完美,它的脱靶性一直被诟病。所谓脱靶,指的是CRISPR系统可能会“伤及无辜”,除了人们想改变的目标基因外,对其他基因做出改变,从而可能产生副作用。
自从CRISPR系统问世以来,科学家们都在想尽办法提高CRISPR系统的特异性,减少脱靶现象。通过计算机模拟程序,科学家现在可以知道在具体的“工作环境”中,CRISPR可能会无意造成哪些区域突变,然后单独检查这些区域。
但最近发表的这篇文章认为,此前人们对CRISPR脱靶效应的关注都局限在基因位点上,而忽视了更小层次的单个核苷酸的突变。核苷酸是RNA和DNA的基本组成单位。
在实验中,研究人员用CRISPR系统分别修饰了两只盲鼠的单个基因,通过全基因组测序并与未经过基因编辑的小鼠进行比对,发现两只盲鼠的目标致盲基因的确都得到修复。但同时,一只改造后的盲鼠出现了1736个单核苷酸突变和164个位点的大片段缺失或插入;另一只改造后的盲鼠出现了1696个单核苷酸突变和128个位点的大片段缺失或插入。其中,有1397个单核苷酸突变和117个位点的大片段缺失或插入是两只盲鼠共有的。
这些突变意味着什么?“这些在非编码RNA和其他调控基因内部的基因突变可能会损害关键的细胞过程。”研究人员表示,但实验中两只改造过的老鼠在眼睛外部没有明显的异常表型,他们认为有可能这些突变是隐性基因,在后代的纯合子中才能显现。
同时,研究人员在文中表示,尚不清楚通过优化向导RNA和Cas9能否减少突变的出现,也不清楚这是否是所有向导RNA在体内“工作”时的通病。
“在能无风险地使用CRISPR,尤其是在临床上能无风险地使用之前,提高CRISPR-Cas9的忠诚度,减少脱靶产生的突变仍需要更多的工作。”研究人员在论文中写道,他们建议此后使用全基因组测序的方法来检测体内编辑后是否有脱靶导致的突变。
完成该实验的研究人员表示,他们对CRISPR仍保有乐观态度,但每个新疗法都不可避免地有一些潜在风险,而人们需要知道那些风险会是什么。
另一方面,基于CRISPR技术的人体临床试验已经开始。2016年,在中国四川,四川大学华西医院的肿瘤学家卢铀开始将经CRISPR改造的免疫细胞注入肺癌患者体内,尝试全新的治癌方法。这是全球首例在人体上进行的CRISPR基因编辑临床试验。
有市场分析认为,CRISPR技术将带起每年数十亿美元的基因编辑市场。而这篇揭示CRISPR或有人们此前没预想到的副作用的文章,则成为一个利空消息。5月30日,以CRISPR为核心的生物技术公司Intellia Therapeutics、Crispr Therapeutics、Editas的股价都有不定程度的下跌。
责任编辑:李跃群澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> CRISPR,脱靶,基因编辑,基因魔剪,澎湃,澎湃新闻

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