利弊相依!基因剪刀 CRISPR 可能破坏基因组稳定性

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CRISPR 基因编辑技术已被证明在癌症、肝病及遗传性疾病治疗上具有十足潜力,但就像所有疗法一样,利与弊总是同时存在。最近以色列特拉维夫大学(Tel Aviv University, TAU)研究团队就发出警告,指出 CRISPR 疗法具有破坏基因组的潜在风险,团队认为,遗传物质丢失不仅可能造成基因组不稳定,在极端情况下甚至可能导致癌症。

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剪切后的 T 细胞超过 9% 丢失大量遗传物质

为了确认 CRISPR 剪切可能造成的潜在损伤风险,TAU 研究团队最近重复了 2020 年宾州大学(University of Pennsylvania)将 CRISPR 应用于 T 细胞的临床试验。在该实验中,宾州研究人员从捐赠者体内取出 T 细胞后,表达了一种靶向癌细胞的工程受体,为了避免改造后 T 细胞攻击捐赠者体内细胞,研究者同时也用 CRISPR 破坏了编码著原始受体的基因。

而在《Nature Biotechnology》上最新研究中,TAU 研究人员在与当初完全相同的位置:第 2、7 和 14 号染色体上剪切了 T 细胞的基因组,随后使用单细胞 RNA 测序(scRNA-Seq)各别分析每个细胞,并测量其中每个染色体的表达水平。

透过单细胞 RNA 测序技术,团队在一些细胞中检测到遗传物质显著损失,以 14 号染色体为例,剪切后约有 5% 细胞显示出很少或甚至没有该染色体的表达。而当 3 个染色体同时被剪切时,损伤情况更为加剧,分别有 9%、10% 和 3% 细胞无法修复在 14、7、2 号染色体上的断裂。

综合来看,研究结果显示,用 CRISPR 技术基因编辑后的 T 细胞有超过 9% 丢失大量的遗传物质,这种损失除了造成基因组不稳定,甚至可能导致癌症发生。

TAU 医学院博士 Uri Ben-David 与其研究助理 Eli Reuveni 解释,人体细胞中的基因组经常由于自然原因而断裂,但它们通常能自我修复,不会造成任何伤害。但有时候一些染色体无法恢复或甚至整个染色体丢失,基因组的稳定性就会受到破坏,也就是经常在癌细胞中看到的情况。

“虽然用 CRISPR 疗法剪接 DNA 是出于治疗癌症的意图,但在极端情况下,可能反倒促进恶性肿瘤。”

CRISPR 疗法可能造成基因组不稳定

基于这项研究结果,团队警示在使用 CRISPR 疗法时应格外小心。他们也为特定医疗程序提出了风险较小的替代方案,同时建议进一步研究两种潜在的解决方针:减少受损细胞的产生或辨别受损细胞,并在用于患者之前将其去除。

领导研究的 TAU 神经生物学、生物化学和生物物理学学院 Adi Barzel 博士和其博士生  Alessio Nahmad 强调,团队相当明白 CRISPR 技术的优点,事实上在其他研究中,他们甚至已经开发出基于 CRISPR 的疗法,其中还包含一项相当具有前景的 AIDS 疗法。进行这项研究的主要目的是希望在推进技术的同时,警惕其可能存在的潜在风险。

“尽管听来矛盾,但作为科学家,我们为自己的作法感到非常自豪,因为我们相信这就是科学的本质:我们不会‘选边站’。无论是正面或负面的,我们会检查问题的所有面向,然后找出答案。”

延伸阅读:2022 上半年财报可观,AZ 自临床试验名单剔除两项 mRNA 候选药物

参考资料:

1.Nature Biotechnology ,2022,https://www.nature.com/articles/s41587-022-01377-0

2.https://www.eurekalert.org/news-releases/959726

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