研究表明基因「剪刀」並沒那麼精準
研究人員一直對CRISPR基因編輯技術作為一種改變基因組的方法持歡迎態度,但一些人警告說,不需要的DNA改變可能會在未察覺的情況下溜進來。
根據7月16日發表於《自然—生物技術》雜誌的一篇論文,該工具會導致基因組目標位點附近大量DNA缺失和重組。這樣的改變會讓實驗結果解釋混亂,並讓設計基於CRISPR療法的研究複雜化。
CRISPR-Cas9基因編輯依賴於Cas9酶在特定目標位點剪切DNA。細胞隨後會試圖用一些DNA修復機制重新縫合這一斷裂。但這些機制並不總是完美地工作,有時DNA片段會被刪除或重新排列,或者不相關的DNA片段會被合併到染色體中。
「細胞會試圖把斷裂重新縫合起來。」該研究負責人、英國惠康桑格研究所小鼠遺傳學家艾倫·布拉德利說,「但它實際上並不知道哪些DNA片段彼此相鄰。」
研究人員經常使用CRISPR技術形成小的缺失,希望由此「敲除」某個基因的功能。但在研究CRISPR編輯技術時,布拉德利和同事發現了大量的缺失和複雜的DNA序列重組。這種現象在他們測試的3種細胞類型中都很普遍,其中包括一種在實驗室中培育的人體細胞。
許多研究人員會使用一種擴增DNA短片段的方法來測試他們的編輯是否已經完成。但美國馬薩諸塞州沃爾瑟姆市布蘭迪斯大學分子生物學家詹姆斯·哈伯說,這種方法可能漏掉大量的缺失和重組。
加州拉霍亞市索爾克研究所生物工程師帕特里克·許指出,缺失和重組應該只會在依賴於DNA剪切的基因編輯技術上出現,而不會出現在避免DNA剪切的其他種類的CRISPR修飾技術上。例如,鹼基編輯方法會使用一個經過修飾的CRISPR系統,在不切斷DNA的情況下,將一個DNA鹼基轉換成另一個。而其他系統使用與其他酶融合的滅活Cas9來啟動或關閉基因,或靶向RNA(核糖核酸)。
一些科學家已經在尋找大量缺失。馬薩諸塞州劍橋市eGenesis公司正在利用基因編輯技術設計豬器官並進行移植。該公司共同創始人和首席執行官Luhan Yang說,其研究人員常常會用很多方法尋找各類大小缺失。
同樣,劍橋市另一家企業Intellia也在開發基於CRISPR技術的療法,該公司科學家曾在老鼠肝臟基因編輯研究中尋找大量缺失。但該公司高級副總裁托馬斯·巴恩斯說,到目前為止,他們尚未發現此類缺失的證據。他說,這可能是因為其團隊使用的細胞不會經常分裂。相比之下,布拉德利和同事的研究則使用了主動分裂細胞。
總而言之,哈伯說,這些不必要的編輯是一個值得更多關注的問題,但這不應該阻止任何人使用CRISPR。「這意味著當人們使用它時,需要作更徹底的分析。」他說,「知道你的改變是否像你認為的那樣非常重要。」
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