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CRISPR曝重大漏洞!被成功編輯的細胞或缺失抑癌基因p53,具有潛在致癌能力

2018-06-13 來源:奇點網(wǎng)  標簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:CRISPR/Cas9可以說是發(fā)展得仿佛坐了火箭,這項技術(shù)首次走入人們眼簾還是在2012年,但是第一項臨床試驗去年就已經(jīng)在中國進行了。技術(shù)走得太快,就必然存在一些尚未被發(fā)現(xiàn)的缺陷。

本周《自然醫(yī)學》雜志上又發(fā)表了兩篇與CRISPR技術(shù)相關(guān)的論文,暴露了尚未成熟的CRISPR/Cas9技術(shù)可能存在的一個關(guān)鍵缺陷!24小時之內(nèi),多家CRISPR基因編輯公司股價暴跌10%以上!

這兩項研究分別來自瑞典卡洛林斯卡研究所[1]和劍橋諾華生物醫(yī)學研究院[2],兩個團隊分別獨立發(fā)現(xiàn),CRISPR/Cas9基因編輯過程中造成的DNA雙鏈斷裂,實際上可以激活p53蛋白通路。該蛋白在基因修復(fù)過程中有關(guān)鍵作用,一定程度上導致了基因編輯的失敗。這也意味著,基因編輯成功的細胞,往往具有p53缺陷——這也是癌細胞中最常見的基因突變!
 
換句話說,基因編輯成功的細胞很可能是潛在的癌細胞,利用CRISPR/Cas9進行臨床治療可能會無意中增加患癌癥的風險!
 
CRISPR/Cas9可以說是發(fā)展得仿佛坐了火箭,這項技術(shù)首次走入人們眼簾還是在2012年,但是第一項臨床試驗去年就已經(jīng)在中國進行了。技術(shù)走得太快,就必然存在一些尚未被發(fā)現(xiàn)的缺陷。
 
CRISPR/Cas9技術(shù)在應(yīng)用過程中有個奇怪的現(xiàn)象,它在轉(zhuǎn)化細胞(例如癌細胞)上編輯效率很高,副作用也很小;但是在治療疾病方面具有極高潛能的人多能干細胞(hPSC)上,效率卻咋也提不起來。與其他細胞類型相比,hPSC的基因修飾效率只有五到二十分之一[3-7]。
 
面對基因修飾,hPSC簡直頑強到底,“寧死不從”[8-13]。
 
為了找出這其中的關(guān)鍵,劍橋諾華生物醫(yī)學研究院研究者們開發(fā)了一種干細胞系,這種細胞在特定條件下表達Cas9蛋白,只需慢病毒轉(zhuǎn)染gRNA就能實現(xiàn)插入特定基因序列。
 
這種方法的編輯效率很高,超過80%的細胞都轉(zhuǎn)入了目標序列,但是更慘烈的是,絕大多數(shù)細胞都沒能熬過這個過程,只有極少數(shù)的hPSC存活了下來。
 
CRISPR/Cas9過后,滿地殘留著細胞碎片,這個CRISPR/Cas9有毒啊……
 
研究者想到,是不是轉(zhuǎn)入的gRNA種類太多,一次編輯好幾個位點細胞受不了呢?以前也有研究顯示編輯多個位點是對細胞損傷很大的。于是這次他們固定選擇了一種不耽誤細胞生存的基因,重復(fù)了上述實驗,然而結(jié)果也是類似的。
 
對照組的細胞不涉及DNA鏈的斷裂,就能好好生存好好擴增,而接受了基因插入的細胞真是慘烈極了,只有少部分尚能活蹦亂跳,大部分都沒能熬過改造。
 
可見單個位點的DNA雙鏈斷裂,就足以對hPSC產(chǎn)生致死的毒性了!
 
為了探究這個過程中的關(guān)鍵分子通路,研究者們對表達變化較大的基因進行了篩選,最終發(fā)現(xiàn)最關(guān)鍵的人物竟然是我們都很熟悉的老朋友p53!進一步摸索,下游的通路則是與p21有關(guān)。確實,p53本身也在DNA損傷修復(fù)過程中起到了很大的作用[14],對能修復(fù)的損傷就修復(fù),修復(fù)不了就讓細胞自殺。
 
研究者嘗試在細胞系中敲除p53基因,不出所料,p53缺陷的hPSC馬上就對基因編輯表示馴服,不再拼死抵抗,生存率大大增加了。另一方面,在兩個不同的干細胞系中,敲除p53使基因編輯的效率分別增加了19倍和16倍!
 
在另一項研究中,卡洛林斯卡研究所研究者在視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)細胞中進行了類似的研究,同樣發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas9基因編輯導致的DNA雙鏈斷裂會激活p53-p21通路,誘導細胞周期的停滯,導致基因編輯的失敗。
 
除此之外,研究者還發(fā)現(xiàn),在DNA雙鏈被成功切斷之后,Cas9蛋白還會在切斷位點停留6個小時之久[18],這很可能耽誤了正常的DNA損傷修復(fù),加劇了DNA雙鏈斷裂帶來的影響。
 
作者之一的EmmaHappaniemi在采訪中說,“挑選成功完成受損基因修復(fù)的細胞,我們很可能無意中挑選到p53缺陷的細胞。”“如果移植到患者體內(nèi),比如說在治療遺傳疾病的場景下,這些細胞很可能會引發(fā)癌癥,導致人們對CRISPR基因治療安全性的擔憂。”[15]
 
這兩篇論文一出,市場為之震動。目前已經(jīng)走在臨床前沿的CRISPRTherapeutics股價暴跌13%——這已經(jīng)是上周被FDA叫停臨床試驗之后短期內(nèi)第二次下跌了——其他基因編輯公司也受到了不小的影響,EditasTherapeutics、IntelliaTherapeutics股價均有10%左右的下跌。[16]
 
CRISPRTherapeutics首席執(zhí)行官SamKulkarni表示,該研究結(jié)果可信,雖然研究內(nèi)容實際并不能覆蓋所有的CRISPR使用情景。另一位因利益關(guān)系不愿透露姓名的科學家則表示十分擔心,很多CRISPR導致的致命缺陷可能“已被錯過”。[17]
 
看起來CRISPR/Cas9和p53之間的矛盾是不可調(diào)和的。要么p53不在,細胞有癌變風險;要么p53在,基因編輯失敗和細胞自毀二選一。
 
但是這并不意味著CRISPR技術(shù)走進了死胡同。
 
卡洛林斯卡研究所的生化學家BernhardSchmierer表示,這些都是十分早期的研究,只是“初步成果”,“目前還不清楚這些發(fā)現(xiàn)是否可以影響到臨床實際使用的細胞。”此前在實驗室中進行的研究,從未發(fā)現(xiàn)CRISPR導致的癌癥,也一定程度上說明了問題。
 
而且研究關(guān)注點在于CRISPR/Cas9技術(shù),在此之外,還有Cpf1等諸多頗具希望的Cas酶,這些酶是否會出現(xiàn)同樣的p53困境還未可知。研究者也認為,如果只是剪除致病基因,而不涉及新基因的插入的話,p53是不會被“調(diào)動"的.
 
再說了,這個問題并不是完全沒有辦法解決。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,我們可以對編輯前后的細胞進行測序,監(jiān)控p53功能,規(guī)避風險。
 
研究者們正在努力尋找p53通路的詳細作用過程,如果可以在基因編輯過程中讓p53暫時歇一歇,那豈不是美哉?而且在某些情況下,我們還有不需切斷DNA的單堿基編輯技術(shù),還是大有可為滴。
 
來自肯特大學的遺傳學家DarrenGriffin教授有句話說得很好,“幾乎任何能夠帶來益處的治療方法,都有能力造成傷害,這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)當被放在更大的背景中去思考。”[19]
 
技術(shù)前行總會遇到瓶頸,而每一次挫折都將使讓我們更加強大。
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