潑冷水！Nature子刊「大發現」：CRISPR可引發數百種「意外突變」！

生物探索

編者按

5月30日，在線發表於Nature Methods雜誌上的一篇論文給備受關注的「魔剪」CRISPR「潑了一盆冷水」。藉助全基因組測序，研究人員發現，這一革命性的基因組編輯技術能夠引入數百種意想不到的突變到基因組中。該論文的發表引發了不小的轟動。

問世短短几年的CRISPR儼然已成為生命科學領域最耀眼的「明星」之一。除了作為常規的科研工具，這一被稱為「魔剪」的基因編輯工具還被寄予了用於疾病治療的厚望。目前，來自全球各國的科學家們正在開展CRISPR用於多種疾病治療的研究，包括癌症、艾滋病、失明、免疫缺陷病症、杜氏肌營養不良症、鐮狀細胞病等。一些基於CRISPR的臨床試驗也正在進行中。

然而，想要CRISPR技術真正用於人類疾病治療，其有效性和安全性必須得到保證。目前，這一顛覆性技術的「脫靶效應」一直是阻礙其應用的關鍵障礙之一。所謂「脫靶效應」，簡單來說，就是編輯了「預想之外」的基因，帶來各種不可控的不良後果。

那麼，CRISPR的這種「脫靶效應」究竟有多嚴重呢？近日，國外多家媒體報道了於5月30日發表在Nature Methods雜誌上題為「Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo」的論文。研究稱，CRISPR能夠引入數百種意想不到的突變到基因組中。

該研究的共同作者Stephen Tsang博士說：「我們認為這是至關重要的。科學界應該考慮由CRISPR導致的所有脫靶突變（包括單核苷酸突變和基因組非編碼區域的突變）的潛在危害。」

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脫靶效應如何檢測？

因其速度和精度優勢，CRISPR的出現對於那些致力於研究基因在疾病中作用的科學家來說是大大的福音。該技術還為開發更「強大」的基因療法帶來了新的希望。目前，中國正在開展首個CRISPR臨床試驗（Nature：中國進行全球首個CRISPR技術人體應用，治療肺癌），美國也將於明年開始相關試驗。

然而，正如前文所說，儘管CRISPR能夠精準靶向DNA中的特定區域，但它有時也會「擊中」基因組中的其它部位，即產生「脫靶效應」。

此前，大部分研究搜索這些脫靶突變的方法是：先利用計算機演算法鑒定出最可能被「錯誤擊中」的區域，然後再檢查這些「危險區域」的缺失和插入情況。

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全基因組測序大發現

這項新研究的共同通訊作者Alexander Bassuk教授說：「當用CRISPR編輯培養皿中的細胞或組織時，這些預測演算法做得很好。但是，之前，全基因組測序從未被用來搜索活體動物中的所有脫靶效應。

該研究中，科學家們對先前經受過CRISPR基因編輯的小鼠進行了全基因組測序。他們希望查找CRISPR引起的所有突變。結果發現，CRISPR確實成功糾正引發失明的基因，但兩隻接受了基因治療的小鼠的基因組中存在超過1500個單核苷酸突變以及超過100處更大片段的缺失和插入。需要強調的是，這些DNA突變都沒有被計算機演算法預測出來。

Tsang博士說：「沒有使用全基因組測序來尋找脫靶效應的研究人員可能會錯過潛在的重要突變。即使是一個單個核苷酸變化也會產生巨大的影響。我們希望，這一研究結果能夠鼓勵其他人使用全基因組測序作為確定CRISPR技術所有脫靶效應的方法，從而達到更安全、更精準的基因編輯。」

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談基因編輯未來

對於CRISPR技術用於疾病治療的前景，該研究的共同通訊作者Vinit Mahajan博士說：「我們依然對CRISPR持樂觀態度。作為醫生，我們知道，每一種新療法都有一些潛在的副作用，但我們需要知道這些副作用是什麼。」

針對這項研究，生物探索第一時間採訪了國內的相關專家。康立明生物創始人鄒鴻志博士表示，基因編輯的臨床應用之路將不平坦。

此外，不久前，小編在與一位國內基因編輯領域一線學者交流時，他曾談到基因編輯療法的臨床應用問題。他說：「如果大家認為這項顛覆性的技術會很快「落地」，那可能會讓大家失望；但另一方面，傳統的新葯研發往往需要十年，甚至更久，如果從這個角度來說，可能基因編輯療法的「落地」會相對要快。至於快到什麼程度，最終還是要看臨床試驗的結果以及法律法規的支持。」

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參考資料：CRISPR gene editing can cause hundreds of unintended mutations

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