《Nature》子刊最新論文：CRISPR基因編輯技術導致小鼠體內上百種非目標基因突變

轉自：DeepTech深科技 ID：mit-tr

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近年來，CRISPR技術被越來越多的人認為是癌症的「控制中心」，可以用來修復導致失明的基因突變、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致不孕和流產的原因。

圖丨蛋白質資料庫中編號為5AXW的金黃色葡萄球菌的Cas9蛋白晶狀結構

近日，Nature子刊NatureMethods發表的一篇文章則表明，基因編輯技術有可能會在引起基因組內數百種尚不確定的基因突變。

「我們一致認為，CRISPR 引起的偏靶突變這一發現具有非常嚴重的潛在危害，其中包括單核苷酸突變和基因組非編碼區域的突變。」論文聯合作者、哥倫比亞大學醫學中心的 Stephen Tsang 博士說。

眾所周知，CRISPR-Cas9 基因編輯技術憑藉其快速和高精確度的特點，被科學家視為了解基因在疾病中作用的重要途徑。與此同時，基因編輯技術由於可以刪除或修復有缺陷的基因，所以它也為基因治療帶來了新的希望。

世界上首例將 CRISPR 應用於人體的治療案例目前正在中國進行，而歐美國家也會很快跟上。甚至有專家認為，目前中美在該領域的競爭將日趨白熱化，有點類似當初冷戰時期的美蘇太空競賽，只不過這次的主題換成了生物醫療。

然而，看似前景無可限量的 CRISPR 技術卻也遭到了質疑。研究人員已經發現了該技術在用於活體生物時可能產生副作用的證據，而且其導致的非目標基因突變有可能將遠遠超出我們的想像。

圖丨CRISPR-Cas9 基因編輯技術說明

在之前的研究中，Tsang 博士和他的研究團隊對兩隻 CRISPR 基因編輯的小鼠做了全基因組測序，並進行了健康程度比對。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。

他們發現，CRISPR基因編輯技術確實成功修復了小鼠體內導致失明的基因，但這兩隻小鼠體內卻出現了超過1500 個單核苷酸位點變異（SNVs），以及超過 100 個大片段序列插入與缺失（InDels）。

「研究者們經常會使用一些計算機演算法來預測非目標 DNA 突變，然而小鼠體內發生的這些突變從來沒有被預測到」，Tsang 研究團隊的報告指出。

圖丨截選自Nature Methods的實驗結果數據對比

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

巴蘇克博士表示：「雖然我們對 CRISPR 依舊保持樂觀，但作為醫生，我們知道任何一種新的療法都會有潛在的副作用，而對於 CRISPR，我們也必須要找出它的副作用是什麼。」

但與眾多科學實驗一樣，小鼠體內發生的突變不一定意味著人體實驗無法開展，只是現在的當務之急是要確定這類突變是否會在更大規模、更複雜的樣本中出現，比如人體。

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

Tsang 博士進一步補充道：「我希望，我們的研究結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 技術的脫靶效應，進而篩選出最安全、最準確的基因編輯技術。」

據《自然》雜誌早些時候的報道，2016 年 10 月 28 日，由腫瘤學家盧鈾教授領導的四川大學的研究團隊在華西醫院將經過基因編輯的細胞注入到了一名參與臨床試驗的肺癌患者體內。

中國科學家主導的人體試驗原本計劃於 2016 年 8 月進行，但由於培養被編輯的細胞所需要的時間超出了最初的預期，所以才一直拖到十月底。不過中國在 CRISPR 技術上的應用上的步伐已經遠遠走在了美國前面。

圖丨四川大學華西醫院腫瘤學家盧鈾教授

美國的首次 CRISPR 人體試驗目前還處於計劃階段。雖然在 2016 年初，美國的研究人員就已經獲准進行此項試驗，並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進行。

圖丨賓夕法尼亞大學腫瘤細胞免疫療法專家 Carl June

正如賓夕法尼亞大學腫瘤細胞免疫療法專家、美國首例CRISPR人體實驗科學顧問Carl June所說：「我認為在生物醫學領域上將爆發一場新的『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，因為它通常有助於提高最終技術的可靠性。」

參考資料：

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

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

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

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

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