1篇未經審稿的論文撼動學界和產業？看看剛過去的「CRISPR危機」吧
圖片來源： Time Magazine
取材 李楊 張夢茜 魏瀟
編輯 魏瀟
1 月 5 日，發布在 BioRxiv網站上的一份預印本（preprint）論文掀起了一場新的「 CRISPR 危機」：論文指出，許多人體內含有針對 Cas9 蛋白（CRISPR 基因編輯系統中負責 DNA 剪切的重要組分）的抗體和免疫細胞。這意味著CRISPR-Cas9基因治療可能對這些人無效，甚至容易造成危險的副作用——在 CRISPR 療法愈發接近臨床試驗階段的當下，後者尤其令人擔憂。
這篇未經同行評議的論文一經發布就吸引了來自學界、業界和媒體的目光。據報道，目前在紐約納斯達克上市的幾家基因編輯公司——Editas Medicine （張鋒為 scientific advisory board）、Intellia Therapeutics（Jennifer Doudna 為聯合創始人之一）、CRISPR Therapeutics （Emmanuelle Charpentier 為聯合創始人之一）的股價均在這篇論文公布後出現明顯波動，Editas 和 Intellia 的股價一度下跌超過 10%。
Intellia 的股價在論文發表後的第一個工作日（1月8日）出現了明顯的下跌
繼專利之爭、脫靶危機後，這項當下最為炙手可熱的基因編輯技術再起波瀾。然而在大呼「要完」之前，我們需要冷靜客觀地看待這項短短几天內就影響了多家知名基因編輯公司的新發現。
掀起風波的論文
首先，讓我們來看一看這篇論文出自誰手：斯坦福大學的馬修·波蒂厄斯博士（Matthew Porteus）是該論文的通訊作者，同時他也是 CRISPR Therapeutics 公司——由 Emmanuelle Charpentier 創立的、探索 CRISPR 療法最著名的公司之一——的科學創始人（Scientific founder）和顧問委員會成員（Advisory board member）。
CRISPR Therapeutics 公司官網的馬修·波蒂厄斯博士（Matthew Porteus）簡介。
波蒂厄斯本人正在研究一種基於 CRISPR 的鐮狀細胞貧血症療法，根據 STAT 對他的採訪，波蒂厄斯同意這項新研究不應該阻止 CRISPR 療法的發展。但他說，他和他的同事們研究免疫系統的問題是因為他覺得人們對 CRISPR 的溢美之詞太盛導致這些問題被忽略了。
「和其他的任何新技術一樣，你得發現潛在的問題並找出對應的解決方案，」 波蒂厄斯說，「我認為這就是我們現在的處境，這是一個亟待解決的問題。」
那麼，論文本身的內容究竟是否可靠呢？要知道這畢竟是一篇未經過同行評議的 BioRxiv 論文。BioRxiv 生物預印本平台於 2014 年由美國冷泉港實驗室啟動，旨在將成為生物學家專有的預印本文獻庫。但目前生物學研究發布的主流仍然是傳統的、具備至少 1 次同行專家評審的科學期刊，因此我們必須明白未經同行評審的論文究竟代表著什麼。
近年來，隨著研究人員在細胞和動物模型中對一系列致病突變進行了修正，CRISPR 聲名大噪。科學家們希望能在人類身上取得同樣的效果。CRISPR 基因編輯技術包含許多不同的類型，但最著名的是 CRISPR-Cas9 系統，它包括切割 DNA 使其能夠被編輯的 Cas9 蛋白質。而該蛋白來自於細菌。
在這篇 BioRxiv 論文中，研究人員檢測了針對兩種最常見的 Cas9 蛋白的免疫信號，一類 Cas9 蛋白來自金黃色葡萄球菌（S. aureus），被簡稱為 SaCas9；另一類 Cas9 蛋白來自化膿性鏈球菌（S. pyogenes），被稱為 SpCas9。在 22 個新生兒和 12 個成年人的血液樣本中，有79%被試者體內存在 SaCas9抗體，65%的人體內存在 SpCas9抗體。
來自化膿鏈球菌的CRISPR-Cas9基因編輯複合體。圖片來源：STAT news
然後，研究人員搜尋了可能對 Cas9 進行攻擊的免疫細胞—— T 細胞。他們發現，大約有一半被試者的T細胞可以特異性地針對 SaCas9蛋白，因此如果免疫細胞檢測到細胞表面存在這種蛋白質，他們就會發動免疫反應來消滅它。研究人員並沒有檢測到抗 SpCas9 的 T 細胞，但他們認為這種細胞可能仍然存在。
專家認為這並不奇怪，很多被試者都有抗體和T細胞抵抗 Cas9蛋白。這僅僅意味著這些人過去接觸過表達 Cas9 蛋白的細菌。另外還有研究發現，在任何特定的時間，都有 40% 的人被金黃色葡萄球菌「殖民」，20% 的兒童體內有化膿性鏈球菌。這些細菌只偶爾會引起疾病。
一位基因編輯業界內的青年專家在接受我們的採訪時表示，他個人認為這篇論文中的實驗設計和獲得的結果是嚴謹且具有說服力的，但仍然有必要經過正規的同行評議過程。而波蒂厄斯——論文的通訊作者本人對 STAT 的記者表示，他們已經將論文提交給了某個需要同行評議的學術期刊。
美國 Innovative 遺傳學研究所的科學通訊專員、曾在 Jennifer Doudna 的實驗室工作過的 Kevin Doxzen 博士這樣回應了我們的問題：「我們應該帶著批判性的眼光去審視BioRxiv上發布的論文（實際上我們應該用這種批判性精神看待任何研究論文，不論它刊登在什麼平台或期刊上）。同時也應該意識到，預印本論文的作者實際上還會繼續進行更多的實驗從而完善他們的研究，因此我們應該對此事保持獨立的判斷能力。」
應該怎麼辦？
那麼，現在有辦法避免免疫反應的發生嗎？如果 CRISPR 複合物在細胞從病人體內取出後再進行編輯，也就是所謂的體外基因編輯，或者對獨立於免疫系統的部位進行編輯，比如眼睛，那麼抗體和 T 細胞可能無法檢測到 Cas9 蛋白。即使在體內進行的基因療法中，即 CRISPR 複合物被運送到病人的細胞內時，也要看使用的是哪種運送方式，以及 Cas9 蛋白是否會表達在發生基因編輯的細胞表面。
另一種可能的修復方法是在 CRISPR 剪切複合體中使用不同的蛋白質或酶，避免選擇來自常見細菌的蛋白質。如果人們以前沒有接觸過該細菌蛋白，那麼他們就不會有特定的抗體或T細胞攻擊這種蛋白質——比如來自嗜熱脂肪土芽孢桿菌（Geobacillus stearothermophilus）的 Cas9 蛋白。
據報道， CRISPR Therapeutics 公司和他們的合伙人美國福泰製藥（Vertex Pharmaceuticals）將於2018年開始針對地中海貧血在歐洲開展 CRISPR-Cas9的臨床試驗。那麼，這篇論文對 CRISPR 療法的未來意味著什麼呢？
波蒂厄斯說，很多事情都有待研究，目前還不清楚免疫反應會有多嚴重以及它是否會引發危險的炎症性攻擊，或者只是讓治療無效。他和他的團隊決定將這篇論文發布在 BioRxiv 上，就是希望廣大的CRISPR研究人員們能從現在就開始考慮可能面對的免疫系統挑戰。
為了警示儘早提問和研究免疫難關的嚴重性，波蒂厄斯提到了發生於 1999 年的悲劇事件。一名患者在接受基因治療後，激發免疫系統而死亡，很可能是因為他體內含有用於治療的病毒的抗體。這例失敗直接導致基因療法的發展停滯了多年。（目前如果患者體內有與基因治療匹配的病毒的抗體，通常不會納入臨床試驗研究。）「我不願看到這個領域因為我們沒有注意到這個潛在的問題而遭遇重大挫折，」 波蒂厄斯表示。「我們應該從中吸取教訓。」
佛羅里達大學基因治療專家羅蘭·赫爾佐格（Roland Herzog）認為，大肆宣傳 CRISPR 意味著，這項療法面臨的免疫問題沒有得到足夠的重視。「我懷疑這個領域還沒有充分意識到這個問題，」他說。「這並不是說 CRISPR 完了，」他補充說，「但這個領域需要重視這一點，這是他們需要解決的潛在問題。」
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