發(fā)布日期：2018-06-13

　　被譽(yù)為“世紀(jì)發(fā)現(xiàn)”的基因編輯工具CRISPR革新了生物醫(yī)學(xué)研究，并為多種疾病的治療帶來了新的希望。然而，6月11日，發(fā)表在Nature Medicine上的2篇論文卻給這一“魔剪”潑了盆冷水！研究稱，使用CRISPR-Cas9可能會帶來意想不到的后果——增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)！成果一經(jīng)發(fā)表就引發(fā)了熱議，同時(shí)還使相關(guān)公司的股價(jià)大跌！

圖片來源：Nature Medicine（doi:10.1038/s41591-018-0049-z）

　　01.論文一

　　在題為“CRISPR–Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response”的論文中，由瑞典Karolinska研究所的Jussi Taipale教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，CRISPR-Cas9觸發(fā)了一種保護(hù)細(xì)胞免受DNA損傷的機(jī)制，這使得基因編輯變得更加困難。而與正常細(xì)胞相比，缺乏這種保護(hù)機(jī)制的細(xì)胞則更容易被編輯。

　　“我們發(fā)現(xiàn)，用CRISPR-Cas9編輯細(xì)胞的基因組會誘導(dǎo)一種名為p53的蛋白質(zhì)的激活。該蛋白就像細(xì)胞的‘報(bào)警系統(tǒng)’，會發(fā)出DNA受損的信號，并打開修復(fù)DNA損傷的‘急救箱’。正是這一系統(tǒng)的啟動使得編輯健康細(xì)胞的基因組變得更加困難。”論文的共同第一作者Emma Haapaniemi博士解釋道

　　這一發(fā)現(xiàn)是令人擔(dān)憂的。因?yàn)?，健康?xì)胞中p53會修復(fù)CRISPR編輯或殺死被編輯的細(xì)胞的“對立面”是，如果一個(gè)細(xì)胞的基因組成功被CRISPR編輯了，且細(xì)胞也存活了下來，這意味著，該細(xì)胞的p53是功能不全的，缺乏健康細(xì)胞中那種“要么修復(fù)、要么殺死”的機(jī)制（fix-it-or-kill-it mechanism）。隨之而來的問題是，p53功能障礙能夠?qū)е掳┌Y發(fā)生。一組可怕的數(shù)據(jù)是：p53突變導(dǎo)致了近一半的卵巢癌、43%的結(jié)直腸癌、38%的肺癌、近三分之一的胰腺癌、胃癌和肝癌以及四分之一的乳腺癌。

　　當(dāng)前，利用CRISPR-Cas9技術(shù)的研究人員首先需要構(gòu)建一個(gè)sgRNA（single-guide RNA）。sgRNA中包含一段與目標(biāo)DNA匹配的序列，被附著在Cas9酶上。將Cas9-sgRNA復(fù)合物引入到目標(biāo)細(xì)胞后，sgRNA會找到與其匹配的DNA序列，然后，Cas9酶結(jié)合目標(biāo)DNA序列，切斷雙鏈。

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

　　在該研究中，科學(xué)家們還證實(shí)，通過降低細(xì)胞中p53的活性，他們能夠更加有效地編輯健康細(xì)胞。然而，盡管這種方法可能會降低CRISPR選擇p53缺陷細(xì)胞（p53-deficient cells）的風(fēng)險(xiǎn)，但也可能會使被編輯的健康細(xì)胞容易受到致癌突變的影響。

　　Taipale教授說：“CRISPR-Cas9是一種用于科學(xué)研究以及開發(fā)挽救生命的醫(yī)學(xué)療法的非常有前途的生物學(xué)工具。我們并不想‘危言聳聽’，也不是說CRISPR-Cas9就是壞的、危險(xiǎn)的，但依據(jù)目前的發(fā)展趨勢，該技術(shù)顯然將成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要工具，因此，關(guān)注其潛在的安全問題是非常重要的。就像任何其他療法總會有副作用或潛在的危害一樣，我們需要做的是，平衡治療的危害與益處。”

圖片來源：劍橋大學(xué)

　　“雖然我們還不了解p53激活背后的機(jī)制，但我們認(rèn)為，研究人員在開發(fā)新療法時(shí)需要意識到潛在的風(fēng)險(xiǎn)。這就是為什么當(dāng)我們一發(fā)現(xiàn)經(jīng)CRISPR-Cas9編輯的細(xì)胞可能會癌變時(shí)，就立刻決定公布我們的研究結(jié)果。”他補(bǔ)充道。

圖片來源：Nature Medicine（doi:10.1038/s41591-018-0050-6）

　　02.論文二

　　無獨(dú)有偶，在題為“p53 inhibits CRISPR–Cas9 engineering in human pluripotent stem cells”的另一篇論文中，來自諾華生物醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家們也獲得了類似的結(jié)果。據(jù)他們估計(jì)，在多能干細(xì)胞中，p53使CRISPR的效率降低了17倍。

　　事實(shí)上，該研究最初的目的是，提高CRISPR編輯多能干細(xì)胞（這種干細(xì)胞幾乎可以轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏晤愋偷募?xì)胞，從而可能用于多種疾病的治療）的效率。實(shí)驗(yàn)中，領(lǐng)導(dǎo)該研究的神經(jīng)科學(xué)家Ajamete Kaykas使CRISPR插入或刪除DNA片段的效率達(dá)到了80%。但不幸的是，當(dāng)CRISPR起作用時(shí)，正是因?yàn)閜53沒有起作用。

　　這意味著，被CRISPR-Cas9成功編輯的細(xì)胞有可能會在患者體內(nèi)埋下“腫瘤的種子”。因此，研究者們認(rèn)為，確?；蚪M（與疾病相關(guān)的目標(biāo)基因）被編輯的細(xì)胞在“被編輯前和被編輯后”都具有功能性的p53是至關(guān)重要的。

　　03.一些反思

　　針對這兩項(xiàng)成果，也有科學(xué)家提出了非常明顯的問題——如果被CRISPR成功編輯的細(xì)胞會埋下癌癥的種子，那么，為什么之前沒有相關(guān)的報(bào)道呢？為什么那么多被CRISPR編輯過的小鼠沒有形成腫瘤呢？

　　對此，Haapaniemi博士表示，新研究發(fā)現(xiàn)的這種效應(yīng)是在大規(guī)模實(shí)驗(yàn)中顯示出來的。不過，在與其他科學(xué)家的交談中，她發(fā)現(xiàn)，似乎也有別的團(tuán)隊(duì)注意到了p53對基因編輯的影響，但他們并沒有重點(diǎn)提出這一問題。

　　至于為什么沒有人報(bào)道經(jīng)CRISPR編輯的小鼠患上癌癥，Haapaniemi博士認(rèn)為，其中一個(gè)原因可能是，實(shí)驗(yàn)室小鼠被殺死得較早，因而留給它們發(fā)展成癌癥的時(shí)間過少。

　　新成果的發(fā)表除了引發(fā)熱議，還對致力于開發(fā)CRISPR療法的幾家上市公司的股價(jià)帶來了直接的影響。其中，CRISPR Therapeutics的CEO Sam Kulkarni在接受采訪時(shí)表示：“這些研究結(jié)果‘似乎可信’。確保‘返還’給病人的、被編輯過的細(xì)胞不是癌變的確實(shí)是我們需要注意的事情。”

　　總結(jié)來說，“CRISPR或能增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)”這一重要發(fā)現(xiàn)引發(fā)了人們對基于CRISPR的基因療法的安全性的擔(dān)憂。“這兩篇論文非常重要，因?yàn)樗鼈兲嵝汛蠹?，基因組編輯并不是一種‘魔法’。”加州大學(xué)伯克利分校的Jacob Corn評價(jià)道。

　　參考資料：

　　1）Genome-editing tool could increase cancer risk in cells, say researchers

　　2）“Gene scis¬sors” may in¬crease can¬cer risk

　　3）Study suggests CRISPR gene-editing technology may elevate cancer risk

　　4）A serious new hurdle for CRISPR: Edited cells might cause cancer, find two studies

來源：生物探索