作為第三代基因編輯技術(shù)的代表，CRISPR/Cas9系統(tǒng)已經(jīng)憑借其成本低廉、簡(jiǎn)便易用成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的高效工具，一度被科研人員稱為“瑞士軍刀”。目前，CRISPR/Cas9系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于細(xì)胞基因編輯、基因調(diào)節(jié)、基因敲除動(dòng)物模型的構(gòu)建、人類疾病動(dòng)物模型的治療研究等領(lǐng)域。
然而，隨著研究的深入，這把“瑞士軍刀”的另一面逐漸顯現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，CRISPR具有重大的潛在風(fēng)險(xiǎn)，包括脫靶效應(yīng)、染色體改變和潛在免疫原性，以及在基于CRISPR-Cas9的基因敲除(CRISPR-KO)過程中誘發(fā)的雙鏈斷裂(DSBs)可以導(dǎo)致DNA損傷反應(yīng)。
最近，美國國家癌癥研究所、Sanford Burnham Prebys醫(yī)學(xué)研究所聯(lián)合馬里蘭大學(xué)的研究人員共同發(fā)表了題為：A systematic genome-wide mapping of oncogenic mutation selectionduring CRISPR-Cas9 genome editing 的研究論文。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，CRISPR-Cas9基因治療需要謹(jǐn)慎監(jiān)測(cè)癌癥相關(guān)基因突變。
CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的工作原理是由內(nèi)切酶靶向位點(diǎn)切割生物基因組使DNA雙鏈斷裂。DSB在細(xì)胞內(nèi)的修復(fù)方式為同源重組和非同源末端連接。其中，非同源末端連接的修復(fù)機(jī)制主要發(fā)生于真核生物，通過核苷酸的插入或缺失，不需要同源序列即可重新連接DNA游離末端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基因敲除的目的。當(dāng)同源序列存在時(shí)，DSB區(qū)間大概率發(fā)生同源重組，進(jìn)而定點(diǎn)敲入或編輯基因。
p53是細(xì)胞生長周期中的負(fù)調(diào)節(jié)因子，對(duì)細(xì)胞生長周期調(diào)控發(fā)揮重要作用。DNA雙鏈一斷裂就會(huì)被p53基因識(shí)別，它在識(shí)別到DNA雙鏈斷裂后，會(huì)阻止細(xì)胞分裂。研究團(tuán)隊(duì)分析了近1000個(gè)人類細(xì)胞系對(duì)DNA雙鏈斷裂的p53反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，在幾乎所有的細(xì)胞類型中，進(jìn)行CRISPR-Cas9基因敲除后，正常的p53基因細(xì)胞生長較慢，而出現(xiàn)p53基因突變的細(xì)胞受影響較小，它們的生長速度更快，甚至超過正常細(xì)胞。值得注意的是，p53基因突變的細(xì)胞通常是一些癌細(xì)胞。
全基因組視角的P53突變體選擇
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，CRISPR基因編輯可能會(huì)給具有其他癌癥相關(guān)基因突變的細(xì)胞帶來優(yōu)勢(shì)，比如KRAS致癌基因。
KRAS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
此前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，脫靶效應(yīng)是CRISPR/Cas9基因治療的明顯缺陷，上述研究提示我們，脫靶效應(yīng)之后需要重點(diǎn)警惕，無關(guān)的細(xì)胞吸收了CRISPR/Cas9反而有“大麻煩”。要想解決潛在致癌性這個(gè)問題，或許要先解決基因編輯技術(shù)面臨的核心難題—脫靶效應(yīng)。能夠找到理想的靶向輸送系統(tǒng)，精準(zhǔn)地將CRISPR/Cas9運(yùn)送到人體靶細(xì)胞內(nèi)，潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)也就不是大問題了。
脫靶效應(yīng)、染色體改變和潛在免疫原性背后的作用機(jī)制還需要更多深入研究加以佐證。總的來說，上述研究結(jié)果表明，使用CRISPR-Cas9時(shí)，要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)癌癥相關(guān)基因突變，特別是p53基因和KRAS基因。
轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除 ！
