Nat Biotech：CRISPR又“摊上事”？“魔剪”或致大量DNA缺失和重排
2018-07-21 风铃 生物探索
CRISPR基因编辑技术自2013年以来就一直是研究热点，在疾病治疗上被寄予厚望。然而，这一新技术却暗藏很多潜在的安全问题，包括引发“意外突变”、增加癌症风险、受患者免疫系统“威胁”……现在，一篇最新研究再一次“泼冷水”：CRISPR会造成编辑位点附近出现大量DNA缺失和重排。
这一潜在风险由英国Wellcome Sanger研究所的科学家们发现，并于7月16日以“Repair of double-strand breaks induced by CRISPR–Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements”为题发表在《Nature Biotechnology》期刊。
这些“缺陷”容易干扰试验结果，从而增加基于CRISPR治疗的复杂化，引发科研人员对CRISPR准确性的质疑。
最新研究
CRISPR/Cas9基因编辑依赖于Cas9酶在特定目标位点切割DNA。随后，细胞试图利用DNA修复机制重新“封印”这一断裂。这一系列机制并不总是完美，有时候DNA片段会被删除或者重排，或者不相关的DNA片段会被合并到染色体中。
研究负责人、Wellcome Sanger研究所的遗传学家Allan Bradley表示：“细胞试图将东西重新缝合在一起，但是事实上它不是很清楚哪些DNA片段彼此相邻。”
科学家们常常利用CRISPR产生微小的缺失，希望能够破坏基因的功能。遗憾的是，当Allan Bradley团队检查CRISPR编辑结果时，他们发现了大量的缺失——通常有几千个碱基那么长，此外还有复杂的DNA重排——原本相距甚远的DNA被连接在一起。
“漏诊”
很多研究人员使用了一种扩增短片段DNA的方法，用于检测基因编辑是否完成。但是，布兰迪斯大学的分子生物学家James Haber认为，这一方法可能会漏掉大量DNA缺失、重排的现象。
James Haber指出，DNA缺失、重排只会出现在依赖于DNA切割的基因编辑技术中，其他避免DNA切割的CRISPR编辑类型不会出现这些错误——例如一种“碱基编辑”（base editing）的方法通过使用一个经过修改的CRISPR系统，能够在不切断DNA的前提下置换单个剪辑，另外还有系统会通过将灭活的Cas9与其他酶融合，从而调控基因的表达与否，或者靶向RNA。
DNA缺失的现象已经引起了科学家们的注意。eGenesis公司正在利用基因编辑技术改造猪器官用于移植。公司联合创始人、首席科学家杨璐菡表示，公司会使用多种方法查找大大小小的缺失。
另一家基于CRISPR技术开发疾病治疗方法的公司Intellia同样也在寻找大量的缺失。高级副总裁Thomas Barnes表示，公司研究团队正在小鼠肝脏的基因编辑研究中寻找DNA缺失，但是迄今为止他们还没有发现此类删除的证据。他推测，这可能是因为团队使用的细胞不经常分裂。而在Bradley最新的研究中，他们使用的则是分裂活跃的细胞。
需要重视
CRISPR的出现革新了生命医学的研究和应用，这一技术在问世短短几年内就被誉为“世纪发现”。然而，距离真正应用于疾病治疗，CRISPR依然面临着很多障碍，例如“脱靶效应”。去年《Nature Methods》期刊发文揭示，CRISPR能够引入数百种意想不到的突变到基因组中。今年6月，《Nature Medicine》期刊连发两篇文章，揭示了CRISPR应用的又一风险：增加癌症风险！
Salk研究所的生物工程师Patrick Hsu认为，这些预想之外的风险需要科学家们格外重视。但同时，Haber也强调，这些错误不应该成为阻止CRISPR应用的理由。不过，当使用它时，科学家们需要做更彻底的分析。
原始出处：
Michael Kosicki， Krt Tomberg & Allan Bradley. Repair of double-strand breaks induced by CRISPR–Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements. Nature Biotechnology， 2018.
作者：风铃
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