“魔剪”也脱靶 CRISPR可引发数百种基因意外突变
2017-06-01
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​基因编辑技术CRISPR俨然已成为生命科学领域最耀眼的“明星”之一,自问世以来可谓是红得发紫,在治疗癌症、艾滋病、失明、免疫缺陷病症等疾病方面被寄予厚望。然而,5月30日发表在《Nature Methods》上题为《Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo》的文章表明,CRISPR技术面临的“脱靶效应”可能远超人们此前的估计,其安全性遭到质疑。

CRISPR是细菌用来抵御病毒侵袭/躲避哺乳动物免疫反应的基因系统。科学家们利用RNA引导Cas9核酸酶可在多种细胞(包括iPS)的特定的基因组位点上进行切割、修饰。Rudolf Jaenisch研究组将Cas9与Te1和Tet2特异的sgRNA共注射到小鼠的受精卵中,成功得到双基因敲除的纯合子小鼠,效率高达80%。他们将Cas9/sgRNA与带突变序列的引物共注射,能准确在小鼠两个基因引入所要的点突变。在ES细胞中,他们更是成功地一次敲除了五个基因。与ZFN/TALEN相比,CRISPR/Cas更易于操作,效率更高,更容易得到纯合子突变体,而且可以在不同的位点同时引入多个突变。但该系统是否有脱靶效应尚需进一步的研究。

所谓“脱靶效应”,简单来说,就是编辑了“预想之外”的基因,带来各种不可控的不良后果。而美国科学家通过全基因组测序发现,CRISPR技术能引起基因组内大量非靶标区的基因突变,包括1500多种单核苷酸突变和100多种大片段序列的敲入和敲除。

该研究中,科学家们对先前经受过CRISPR基因编辑的小鼠进行了全基因组测序。他们希望查找CRISPR引起的所有突变。结果发现,CRISPR确实成功纠正引发失明的基因,但两只接受了基因治疗的小鼠的基因组中存在超过1500个单核苷酸突变以及超过100处更大片段的缺失和插入。需要强调的是,这些DNA突变都没有被计算机算法预测出来。

该研究的共同作者Stephen Tsang博士说:“我们认为这是至关重要的。科学界应该考虑由CRISPR导致的所有脱靶突变(包括单核苷酸突变和基因组非编码区域的突变)的潜在危害。我们希望,这一研究结果能够鼓励其他人使用全基因组测序作为确定CRISPR技术所有脱靶效应的方法,从而达到更安全、更精准的基因编辑。”

(环球医学编辑:常 路 )

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