CRISPR基因編輯可能導(dǎo)致數(shù)百個意外突變
隨著CRISPR-Cas9開始進(jìn)入臨床試驗,Nature Methods發(fā)表的一項新研究發(fā)現(xiàn)基因編輯技術(shù)可以在基因組中引入數(shù)百個非預(yù)期的突變。“我們認(rèn)為科學(xué)界認(rèn)為由CRISPR引起的所有脫靶突變的潛在危害至關(guān)重要,包括單核苷酸突變和基因組非編碼區(qū)域的突變,”共同作者,醫(yī)學(xué)博士,醫(yī)學(xué)博士Stephen Tsang說。 Laszlo T. Bito眼科學(xué)副教授,哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心和哥倫比亞基因組醫(yī)學(xué)研究所和人類營養(yǎng)研究所病理學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)副教授。
CRISPR-Cas9編輯技術(shù)憑借其速度和前所未有的精確度,對于試圖了解基因在疾病中的作用的科學(xué)家來說是一個福音。該技術(shù)也為更強(qiáng)大的基因療法提供了希望,這些基因療法可以刪除或修復(fù)有缺陷的基因,而不僅僅是添加新的基因。
第一個部署CRISPR的臨床試驗?zāi)壳罢谥袊M(jìn)行,美國的試驗將于明年開始。但即使CRISPR可以精確地靶向特定的DNA片段,它有時會擊中基因組的其他部分。搜索這些脫靶突變的大多數(shù)研究使用計算機(jī)算法來識別最可能受影響的區(qū)域,然后檢查這些區(qū)域的缺失和插入。
“當(dāng)在培養(yǎng)皿中的細(xì)胞或組織中進(jìn)行CRISPR時,這些預(yù)測算法似乎做得很好,但還沒有采用全基因組測序來尋找活體動物的所有脫靶效應(yīng),”共同作者Alexander Bassuk說。愛荷華大學(xué)兒科學(xué)教授,博士。
在這項新研究中,研究人員對團(tuán)隊先前研究中經(jīng)過CRISPR基因編輯的小鼠的整個基因組進(jìn)行了測序,并尋找所有突變,包括僅改變單個核苷酸的突變。
研究人員確定CRISPR已成功糾正導(dǎo)致失明的基因,但是斯坦福大學(xué)眼科副教授Vinit Mahajan博士實驗室博士生Kellie Schaefer與該研究的共同作者發(fā)現(xiàn),兩個獨立的基因治療受者的基因組已經(jīng)持續(xù)了超過1,500個單核苷酸突變和超過100個更大的缺失和插入。通過計算機(jī)算法預(yù)測這些DNA突變中沒有一種被研究人員廣泛用于尋找脫靶效應(yīng)。
“沒有使用全基因組測序來發(fā)現(xiàn)脫靶效應(yīng)的研究人員可能會遺漏潛在的重要突變,”曾博士說。“即使是單核苷酸變化也會產(chǎn)生巨大影響。”
Bassuk博士說研究人員沒有注意到他們的動物有任何明顯的錯誤。“我們對CRISPR仍感到樂觀,”Mahajan博士說。“我們是醫(yī)生,我們知道每種新療法都有一些潛在的副作用 - 但我們需要知道它們是什么。”
研究人員目前正在努力改進(jìn)CRISPR系統(tǒng)的組件 - 其基因切割酶和將酶引導(dǎo)至正確基因的RNA - 以提高編輯效率。
“我們希望我們的研究結(jié)果能夠鼓勵其他人使用全基因組測序作為確定其CRISPR技術(shù)的所有脫靶效應(yīng)的方法,并研究不同版本以進(jìn)行最安全,最準(zhǔn)確的編輯,”Tsang博士說。
該論文標(biāo)題為“ 體內(nèi)CRISPR-Cas9編輯后出現(xiàn)意外突變 ”。其他作者是Kellie A. Schafer(斯坦福大學(xué)),Wen-Hsuan Wu(哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心)和Diana G. Colgan(愛荷華州)。
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