任何觀看CRISPR最近60分鐘片段的人都會(huì)得出結(jié)論，基因編輯技術(shù)正處于傾倒一連串療法的邊緣。但是最近的一項(xiàng)研究顯示，在部署著名的“分子剪刀”之后，染色體部分會(huì)丟失并移動(dòng)。

CRISPR在2012年發(fā)明，出色地為抗感染提供了細(xì)菌防御。“聚集的規(guī)則間隔短回文重復(fù)”是簡(jiǎn)單的DNA序列，其作為基因組中的著陸條，其中工程化的“指導(dǎo)RNA”將酶遞送至所需基因，修飾或消除它。當(dāng)酶穿過雙螺旋時(shí)，天然的DNA修復(fù)隨之而來。Cas9是經(jīng)常使用的酶。

與添加基因的常規(guī)基因療法不同，CRISPR有時(shí)會(huì)在染色體外的DNA環(huán)中盤旋，而CRISPR會(huì)在精確的位置交換或移除基因。但去年12月，美國(guó)食品和藥物管理局花了27年的時(shí)間才批準(zhǔn)第一個(gè)治療特定形式遺傳性失明的基因療法Luxturna。因此，不久之后，不得使用CRISPR化學(xué)藥品進(jìn)入CVS或Walgreen的貨架。

這份新的報(bào)告，在自然生物技術(shù)，研究人員在惠康Sanger研究所，是不是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)一個(gè)CRISPR毛刺，它當(dāng)然也不會(huì)是最后一次。

在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，Allan Bradley，Michael Kosicki和KärtTomberg超越了CRISPR的預(yù)期著陸點(diǎn)，就像在一本已知錯(cuò)字之外的部分書籍中搜索錯(cuò)誤一樣。他們發(fā)現(xiàn)了大量缺失，添加和翻轉(zhuǎn)的文本，有些甚至被拔出并插入不同的章節(jié)，隱喻了不同的染色體地址。雖然“脫靶”效應(yīng)是眾所周知的，并且已經(jīng)修復(fù)了CRISPR的小問題 - 更安全的酶，遞送方法和檢測(cè)工具 - 早期的研究可能已經(jīng)審查了鼴鼠，同時(shí)錯(cuò)過了山脈。

研究人員沒有使用可能改變DNA修復(fù)和染色體的過去研究中的癌細(xì)胞，而是將一個(gè)經(jīng)過充分研究的基因從小鼠和人類視網(wǎng)膜細(xì)胞的干細(xì)胞中“永生化”分裂。兩者都是“各種臨床編輯應(yīng)用的代理人”。

就像一架撞向玉米地的飛機(jī)一樣，CRISPR-Cas9在細(xì)胞內(nèi)著陸，一次性吹走了數(shù)千個(gè)DNA堿基，最長(zhǎng)的9,500個(gè)。損傷從目標(biāo)反射，引發(fā)染色體混亂，而單堿基突變(SNP)也出現(xiàn)，甚至超出切割位點(diǎn)。通常，不止一件事出了問題。攻擊可以殺死一個(gè)細(xì)胞或?qū)⑵渌偷桨┌Y通路。

刪除可以暴露隱藏的基因變異，否則將被隱藏;插入和易位改變了遺傳控制，無論它們發(fā)生在何處。將一個(gè)基因拋棄到致癌基因旁邊的位點(diǎn)可能會(huì)產(chǎn)生第一個(gè)突變“命中”，當(dāng)?shù)诙€(gè)突變發(fā)生時(shí)，它會(huì)在生命后期成為癌癥。“在編輯數(shù)十億細(xì)胞的臨床背景下，產(chǎn)生的大量不同突變使得每個(gè)方案中的一個(gè)或多個(gè)編輯細(xì)胞可能被賦予重要的致病性病變，”研究人員假設(shè)。

實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)對(duì)照和檢查：不同的遞送方法(電穿孔代替病毒載體);不同的靶基因;小鼠雜交種，具有易于區(qū)分的染色體組，例如將白色和黑色襪子放入干衣機(jī)中，然后用拼湊而成;并重復(fù)干預(yù)四次。“潛在的刪除結(jié)果的多樣性是巨大的，”研究人員總結(jié)道。

反響?

對(duì)編輯過的基因組進(jìn)行這種不可預(yù)測(cè)的挖掘是否會(huì)減慢到診所的發(fā)展軌跡，或者至少可以緩解炒作?觀點(diǎn)各不相同。

史蒂夫格雷是北卡羅來納大學(xué)和德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心基因治療的先驅(qū)，他將CRISPR沖刺與基因療法的馬拉松比賽進(jìn)行了對(duì)比。“據(jù)我所知，尚未解決明確而重要的安全問題。該技術(shù)非常令人興奮，但CRISPR可以從基因療法的歷史中了解到在很多基礎(chǔ)生物學(xué)過程中移動(dòng)過快的后果風(fēng)險(xiǎn)尚未完全明白。“

Steve Gray將病毒載體與FedEx卡車進(jìn)行比較，提供包裹。如果傳統(tǒng)的基因療法將包裹遞送到建筑物，那么基因編輯將把它傳遞到特定桌子中的特定抽屜。

格雷已經(jīng)開創(chuàng)了Batten病，Rett綜合征，Tay-Sachs病，Krabbe綜合征和巨大軸索性神經(jīng)病的基因療法，這是臨床試驗(yàn)中的最后一項(xiàng)?；蛑委燁I(lǐng)域在1999年的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中18歲的死亡和兩年后的另一項(xiàng)試驗(yàn)中的白血病作為副作用后停止，記錄在我的書“永遠(yuǎn)的修復(fù)：基因治療和男孩誰”中保存它。

開發(fā)CRISPR的公司淡化危險(xiǎn)，指出破碎的染色體是自然DNA修復(fù)的一部分。解釋Intellia TherapeuticsJennifer Smoter，“Intellia不相信這些發(fā)現(xiàn)會(huì)顯著影響基于CRISPR的療法的前進(jìn)道路。正常細(xì)胞中的DNA在持續(xù)的基礎(chǔ)上正在經(jīng)歷破損，修復(fù)和其他重排，沒有其他干預(yù).DNA中更大的缺失現(xiàn)象斷裂在本領(lǐng)域是已知的。分裂細(xì)胞使用高保真修復(fù)，切除雙鏈斷裂側(cè)翼的較長(zhǎng)DNA片段，這些觀察到的缺失可能來自這個(gè)過程。“任何基因組編輯技術(shù)或自然發(fā)生的斷裂都可以看到這種效應(yīng)”。也就是說，問題在于自然DNA損傷/修復(fù)反應(yīng)，而不是工具。

Intellia使用脂質(zhì)納米粒子傳遞系統(tǒng)對(duì)一些單基因疾病和癌癥進(jìn)行臨床前研究。到目前為止，小鼠和猴子的實(shí)驗(yàn)沒有顯示出癌癥的跡象，但該公司的目標(biāo)是肝細(xì)胞，而不是Sanger研究人員使用的快速分裂細(xì)胞。Smoter補(bǔ)充說，細(xì)胞選擇可能解釋了大的缺失。

Editas Medicine的發(fā)言人Cristi Barnett回應(yīng)說，“無意識(shí)的基因組改變的產(chǎn)生，包括作者所描述的那些改變，適用于所有基因組醫(yī)學(xué)方法，從基于隨機(jī)慢病毒插入的方法，如用于CAR-T治療，基因組切割方法，如鋅指核酸酶，巨型TAL和CRISPR。“

Barnett補(bǔ)充說，該公司的臨床前實(shí)驗(yàn)正在淘汰干預(yù)措施，這些措施會(huì)對(duì)治療相關(guān)性細(xì)胞產(chǎn)生不利影響。“關(guān)于CRISPR的一個(gè)好處就是它對(duì)它有如此多的興趣，并且有很多人在研究它。但是，我們?cè)俅沃啦⑶也⒉惶貏e關(guān)注這個(gè)最新的工作臺(tái)研究結(jié)果，因?yàn)槲覀冋铝τ谥谱鰿RISPR基礎(chǔ)藥物。“

對(duì)于不分裂的細(xì)胞，CRISPR可能更安全嗎?

德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心分子生物學(xué)系教授兼主席埃里克奧爾森認(rèn)為如此。他的團(tuán)隊(duì)使用CRISPR來校正小鼠和人類心肌細(xì)胞中的Duchenne肌營(yíng)養(yǎng)不良癥突變，這些細(xì)胞不會(huì)分裂，使用不同的輔助分子(Cpf1)。“這篇(新)論文的結(jié)果不應(yīng)該被過度解讀。這份報(bào)告是一個(gè)警示性的注釋，但不是阻礙肌肉破壞性進(jìn)展的障礙。”由于肌肉細(xì)胞不分裂，它們不會(huì)變成癌細(xì)胞或傳遞受損基因。

展望未來

如果有任何方法可以進(jìn)入臨床，則CRISPR基因編輯具有令人畏懼的變量數(shù)量以進(jìn)行優(yōu)化。策略可以使用不同的修復(fù)機(jī)制;送貨路線;細(xì)胞類型;靶基因;分子剪刀;并指導(dǎo)RNAs。

與60分鐘劇集中涌現(xiàn)的gee-whiz聲稱相反，ClinicalTrials.gov上的CRISPR利用療法的名單只有17個(gè)條目，有些離奇。該清單包括一個(gè)關(guān)于無實(shí)體內(nèi)臟的實(shí)驗(yàn);調(diào)查鐮狀細(xì)胞病患兒父母的“知識(shí)，態(tài)度和信仰”;和遺傳不耐受麻醉的自然史研究，與基因編輯無關(guān)。無論那是什么意思，大多數(shù)都來自中國(guó)。但很明顯，炒作遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)實(shí)。

關(guān)于CRISPR基因編輯未來的最后一句話是1990年法國(guó)安德森，他領(lǐng)導(dǎo)了第一個(gè)基因治療臨床試驗(yàn)，以治療遺傳性免疫缺陷。

“CRISPR-Cas9的情況類似于許多新的顛覆性技術(shù)。最初由于新的可能性而引起巨大的興奮。然后發(fā)現(xiàn)了有害的副作用，并且興奮得到了大幅縮減。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的努力，技術(shù)的全部?jī)r(jià)值這正是基因治療中發(fā)生的事情.CRISPR-Cas9是一種非常強(qiáng)大的技術(shù)，將在未來廣泛使用。意想不到的基因組損傷只是一個(gè)亟待解決的問題。

我同意。隨著時(shí)間和正確的分子工具，CRISPR將找到自己的方式 - 就像基因療法一樣。