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CRISPR/Cas9,被称为“魔剪”的基因编辑有哪些脱靶风险

五度易链 2018-11-27 2894 169

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 基因疗法一直被认为有能力治疗遗传病,但是在实际的应用中一直存在问题,即健康的基因只能在几周内发挥作用,最终只能对基因进行短暂恢复。   在近几年进行病毒运送基因到细胞的研究中,曾有人实现通过运送健康基因达到减轻病症的效果,但是一直无法实现将基因准确插入到指定的DNA位置。


  基因疗法一直被认为有能力治疗遗传病,但是在实际的应用中一直存在问题,即健康的基因只能在几周内发挥作用,最终只能对基因进行短暂恢复。

  在近几年进行病毒运送基因到细胞的研究中,曾有人实现通过运送健康基因达到减轻病症的效果,但是一直无法实现将基因准确插入到指定的DNA位置。

  CRISPR/Cas9基因编辑技术能够解决这项难题。虽然CRISPR/Cas9在如今的使用中仍然存在问题,但是和其他基因编辑技术相比,它能够实现基因编辑的重组。在使用过程中,科学家通过指定CRISPR/Cas9对应的靶DNA片段,以及要取代的DNA序列和取代的DNA序列,实现最终的基因编辑。

  CRISPR/Cas9还需解决的问题是寻找DNA的位置问题,针对这个问题,已经存在将CRISPR/Cas9和病毒运送方法进行结合,利用CRISPR/Cas9作为导航员和编辑器,在CRISPR/Cas9到达靶位置上时,实现基因序列的插入的研究。该研究人员表示,在利用CRISPR/Cas9实现病毒靶向时候,如果在不太活跃的DNA片段进行,能够降低基因编辑带来的潜在风险。

  CRISPR/Cas9这一被称为“魔剪”的基因编辑工具在基因工程应用方面被寄予厚望。但是,脱靶效应这一有争议的老问题一直影响着CRISPR/Cas9系统的应用。

  有文献报道,CRISPR/Cas9的切割是通过gRNA与基因组位置之间20bp碱基的配对,且配对碱基的 5′ 端需要有PAM结构,再引导Cas9作用实现的,但是CRISPR/Cas9与靶位点识别的特异性主要依赖于gRNA与靠近PAM处10-12bp碱基的配对,而其余远离PAM处8-10bp碱基的错配对靶位点的识别影响不明显,这项研究直接说明了CRISPR/Cas9存在严重的脱靶性,即该技术可以发生非特异性切割,引起基因组非靶向位点的突变,这样会造成研究结果的不确定性。

  去年在Nature Methods杂志上发表的研究“Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo”通过全基因组测序分析表明CRISPR基因编辑会引入数百种不可预估的突变到基因组中,文章所指出的大规模脱靶问题,对CRISPR的应用提出了尖锐的挑战,却又在今年3月30日出现反转并进行了撤稿处理。值得注意的是,这篇文章的第一作者Kellie A Schaefer和共同第一作者Wen-Hsuan Wu均同意撤稿,而包括通讯作者Alexander G Bassuk以及Vinit B Mahajan在内的其余四位作者则不同意撤稿。这与通常的撤稿情况还是有所不同,一般的撤稿大多数情况貌似都是通讯作者要撤稿,这篇争议性文章通讯作者则坚持了自己的意见。显然,这篇文章在研究者们内部也有巨大分歧。

  同时,也有一些研究表明,CRISPR的脱靶问题没有这些研究表示的那样严重: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技术进行基因编辑的小鼠品系经过全基因组测序后的结果显示,CRISPR/Cas9技术能够在生物水平上对基因组实现精准编辑,同时没有造成很多的脱靶突变。

  从这些研究可以分析,在中对CRISPR/Cas9技术进行应用时,脱靶效应仍然需要列入考虑中。


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