張鋒大神最新成果！想用「魔剪」CRISPR治療人類疾病，沒那麼簡單

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編者按

張鋒大神又出新成果啦！最新發表在Nature Medicine上的這項研究證實，人類DNA中的天然差異可能會削弱CRISPR技術精準編輯人類基因組的能力。這將使用CRISPR來治療人類疾病變得更加複雜。

圖片來源：Nature Medicine

7 月31日，Broad研究所的CRISPR先驅張鋒及其研究小組成員David Scott在《自然》子刊Nature Medicine上發表了題為「Implications of human genetic variation in CRISPR-based therapeutic genome editing」的新成果。

研究稱，我們DNA中的天然差異可能會通過阻礙Cas9酶作用於正確的基因目標，從而削弱CRISPR技術精準編輯人類基因組的能力。對這一問題嚴重程度的分析將對如何在臨床試驗中測試基因組編輯技術，以及是否這類技術能夠被廣泛應用產生重要的影響。

據The Scientist的報道稱，2014年，研究人員首次開始調查基因變異將如何影響CRISPR-Cas9編輯它的「目標」。但是，究竟這種變異對Cas9識別其預期編輯位點的能力的影響程度是怎樣的一直尚不清楚。

在這項研究中，科學家們分析了來自Exome Aggregation Consortium和1000 Genomes的數據，結果發現，DNA差異極大影響了RNA導向的內切酶（如Cas9）的效力。

作為該研究的一部分，作者們調查了個體12個與疾病相關的基因的導向RNAs（guide RNAs）。結果發現，這些導向 RNAs脫靶位點的數量從0到一萬以上不等，具體取決於相關基因的基因組特性（genomic idiosyncracies）。

圖片來源：網路

張鋒在給The Scientist的郵件中寫道：「這些分析表明，候選患者的全基因組測序將對最小化導向RNA失敗的可能性（這種失敗是由目標位點的基因變異引起的）起到幫助。」

哈佛大學遺傳學家George Church表示，遺傳變異可能會導致兩種潛在的問題：第一，無法編輯目標DNA；第二，編輯了錯誤的位點。出現第二個問題的話，會更難解決。

該研究中，張鋒和Scott描述了一種設計導向RNA的新途徑：使導向RNA能夠避免靶向高突變區域。儘管如此，Church表示：「即使我們現在已經對罕見變異有了『深入報道』，但大部分變異還是未知的。」

張鋒和Scott認為，包括GUIDE-seq、CIRCLE-seq等在內的一些篩選策略能夠揭示RNA導向的核酸酶的脫靶切割活性，應該被用於尋找針對特定疾病的、最好的導向RNA和內切酶組合（guide RNA–enzyme combination）。

張鋒還指出，對於基於CRISPR-Cas9的療法的早期研究和相關臨床試驗來說，全基因組測序數據可以用來排除那些遺傳組成會潛在降低療效或增加脫靶編輯可能性的患者。

論文中，作者們強調，全基因組測序將對匹配患者遺傳變異和最有效導向RNA至關重要。

Broad研究所的遺傳學家Daniel MacArthur說：「很幸運的是，在CRISPR發展的同時，與人類基因突變模式有關的可用數據也在激增。這些信息將幫助製藥公司開發基於CRISPR的療法。」

End

參考資料：1）Human Genetic Variation May Complicate CRISPR

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