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基因“魔剪”真有“脱靶”隐患吗

来源:文汇报 作者:许琦敏 2017-06-15 13:53:48
  通过全基因组测序,即将应用到临床上的基因“魔剪”竟然在实验动物体内引起了上千处“意想不到的突变”?最近,《自然-方法》上的一篇小论文在生命科学界引起了不小的波澜。

  众所周知,对基因“动手术”最需要的是精准无误,否则非但不能治病,反而会引发更多难以想象的疾病。这一发现对一直表现优秀的基因组编辑“明星技术”CRISPR-Cas9意味着什么? 记者通过采访多位基因组编辑领域的专家了解到,这篇小论文提出的现象虽然结论并不严谨,但科学问题值得关注,目前全球已有几十个课题组开始跟进深入研究这一现象,要得出确切的解释和结论,还需更多探索。

  全基因组测序发现“意想不到的脱靶”

  所谓“脱靶效应”,简单来说,就是编辑了“预想之外”的位点,从而可能带来各种不可控的不良后果。

  问世短短几年,CRISPR-Cas9俨然已成为生命科学领域最耀眼的“明星”之一。除了作为常规的科研工具,它还被寄予了用于疾病治疗的厚望。目前,来自全球各国的科学家们正在用它尝试多种疾病治疗的研究,包括癌症、艾滋病、失明、免疫缺陷病症、杜氏肌营养不良症、镰状细胞病等。一些基于CRISPR-Cas9的临床试验也正在进行中。

  然而,这种技术要真正用于人类疾病治疗,其有效性和安全性必须得到保证。目前,这一颠覆性技术的“脱靶效应”也是阻碍其应用的关键障碍之一———它有时也会“击中”基因组中的其它部位。

  科学家如何发现“脱靶”呢? 科学家先利用计算机算法,鉴定出最可能被“错误击中”的区域,然后再检查这些“危险区域”的缺失和插入情况。一般排名靠前的“高危区域”没有被编辑,就可以认为“脱靶”不严重。

  然而,5月30日《自然-方法》刊登了一篇来自美国哥伦比亚大学医学中心的论文。在实验中,该中心一个课题组对先前经受过CRISPR-Cas9基因编辑的小鼠进行了全基因组测序。结果发现,“魔剪”确实成功纠正了引发失明的基因,但两只接受了基因治疗的小鼠的基因组中,存在超过1500个单核苷酸突变,以及超过100处更大片段的缺失和插入———而这些DNA突变都没有被计算机算法预测出来。

  “这提示,可能有未知的风险存在。”中科院神经科学研究所研究员杨辉说,因为如果有未知的基因被“误编辑”,有可能在多年之后引起某些肿瘤等病变,所以这篇论文尽管只提出了一个现象,却引起了科学界的重视。

  全球几十个课题组跟进深入研究

  去年年底,四川大学华西医院肿瘤科主任卢铀带领团队已在开展世界上首例基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术人类临床试验。而美国也即将开展该技术的临床应用。杨辉说,这篇论文出现得非常及时,让科学家更全面地研究基因编辑技术的安全性问题。

  “其实,这个实验并不那么严谨,CRISPR-Cas9是否存在如此严重的脱靶效应,还需要做更多实验来确认。”杨辉说,这个实验只用了两只实验小鼠、一只对照小鼠,而且用来对比基因变异的DNA,并非来自同一只小鼠,“不同生命体之间,基因本来就有很多差异存在,用这样两组数据对比,来说明‘魔剪’会导致大量‘意想不到’的脱靶,说服力不强。”

  北京大学生命科学学院研究员魏文胜也表达出了同样的看法。他认为,现在只能说是看到了一个现象,科学家首先要搞清楚这个现象究竟是不是真的,因为以前用该技术编辑的细胞做全基因组测序时,并没有发现这种现象。如果答案是肯定的,那么当务之急是要通过实验,寻找这个问题背后的解释。

  目前,全球已有几十个课题组开始设计更严谨的实验,对这一现象进行深入研究。杨辉说,对活体动物进行全基因组检测,成本相当高,一次测序差不多需要一万元人民币。他的课题组也在设计相关实验,这一科学现象是值得深入探究的。但在有所结论之前,他也希望外界不要过度猜测、随意质疑新技术。

  “这在科研中是经常碰到的,希望媒体不要过度解读这一现象。”魏文胜说,应等待科学家通过扎实实验和数据,给出明确的答案,这才是科学态度。
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