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CRISPR/Cas9,被稱為“魔剪”的基因編輯有哪些脫靶風險

五度易鏈 2018-11-27 2940 169

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 基因療法一直被認為有能力治療遺傳病,但是在實際的應用中一直存在問題,即健康的基因只能在幾周內發揮作用,最終只能對基因進行短暫恢復。   在近幾年進行病毒運送基因到細胞的研究中,曾有人實現通過運送健康基因達到減輕病癥的效果,但是一直無法實現將基因準確插入到指定的DNA位置。


  基因療法一直被認為有能力治療遺傳病,但是在實際的應用中一直存在問題,即健康的基因只能在幾周內發揮作用,最終只能對基因進行短暫恢復。

  在近幾年進行病毒運送基因到細胞的研究中,曾有人實現通過運送健康基因達到減輕病癥的效果,但是一直無法實現將基因準確插入到指定的DNA位置。

  CRISPR/Cas9基因編輯技術能夠解決這項難題。雖然CRISPR/Cas9在如今的使用中仍然存在問題,但是和其他基因編輯技術相比,它能夠實現基因編輯的重組。在使用過程中,科學家通過指定CRISPR/Cas9對應的靶DNA片段,以及要取代的DNA序列和取代的DNA序列,實現最終的基因編輯。

  CRISPR/Cas9還需解決的問題是尋找DNA的位置問題,針對這個問題,已經存在將CRISPR/Cas9和病毒運送方法進行結合,利用CRISPR/Cas9作為導航員和編輯器,在CRISPR/Cas9到達靶位置上時,實現基因序列的插入的研究。該研究人員表示,在利用CRISPR/Cas9實現病毒靶向時候,如果在不太活躍的DNA片段進行,能夠降低基因編輯帶來的潛在風險。

  CRISPR/Cas9這一被稱為“魔剪”的基因編輯工具在基因工程應用方面被寄予厚望。但是,脫靶效應這一有爭議的老問題一直影響著CRISPR/Cas9系統的應用。

  有文獻報道,CRISPR/Cas9的切割是通過gRNA與基因組位置之間20bp堿基的配對,且配對堿基的 5′ 端需要有PAM結構,再引導Cas9作用實現的,但是CRISPR/Cas9與靶位點識別的特異性主要依賴于gRNA與靠近PAM處10-12bp堿基的配對,而其余遠離PAM處8-10bp堿基的錯配對靶位點的識別影響不明顯,這項研究直接說明了CRISPR/Cas9存在嚴重的脫靶性,即該技術可以發生非特異性切割,引起基因組非靶向位點的突變,這樣會造成研究結果的不確定性。

  去年在Nature Methods雜志上發表的研究“Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo”通過全基因組測序分析表明CRISPR基因編輯會引入數百種不可預估的突變到基因組中,文章所指出的大規模脫靶問題,對CRISPR的應用提出了尖銳的挑戰,卻又在今年3月30日出現反轉并進行了撤稿處理。值得注意的是,這篇文章的第一作者Kellie A Schaefer和共同第一作者Wen-Hsuan Wu均同意撤稿,而包括通訊作者Alexander G Bassuk以及Vinit B Mahajan在內的其余四位作者則不同意撤稿。這與通常的撤稿情況還是有所不同,一般的撤稿大多數情況貌似都是通訊作者要撤稿,這篇爭議性文章通訊作者則堅持了自己的意見。顯然,這篇文章在研究者們內部也有巨大分歧。

  同時,也有一些研究表明,CRISPR的脫靶問題沒有這些研究表示的那樣嚴重:bioRxiv期刊上的研究“Whole genome sequencing of multiple CRISPR-edited mouse lines suggests no excess mutations.”指出,一些采用CRISPR/Cas9技術進行基因編輯的小鼠品系經過全基因組測序后的結果顯示,CRISPR/Cas9技術能夠在生物水平上對基因組實現精準編輯,同時沒有造成很多的脫靶突變。

  從這些研究可以分析,在中對CRISPR/Cas9技術進行應用時,脫靶效應仍然需要列入考慮中。


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