注册

被疑致癌!当今最强力、最值钱的基因编辑技术CRISPR,究竟怎么了


来源:果壳网

原标题:被疑致癌!当今最强力、最值钱的基因编辑技术CRISPR,究竟怎么了 今天世界上最强力、最有前

原标题:被疑致癌!当今最强力、最值钱的基因编辑技术CRISPR,究竟怎么了

今天世界上最强力、最有前途同时大概也是最值钱的基因编辑技术CRISPR,刚刚遭遇了一个不大不小的麻烦。

太长不看版


1,CRISPR是一种还处于开发阶段的基因编辑技术,可以对基因进行剪辑,是目前最有前途的基因技术之一。

2,这篇文章讲的是本技术目前遭遇到的一个挫折,但是这是漫长的研究中难以避免的。

3,一句话概括:CRISPR这个小剪子把基因剪开,会触发细胞的抗癌机制,所以很大可能会失败。而剪成功的话,可能意味着这个细胞抗癌的机制有问题。

4,但是不代表CRISPR致癌!

5,一句话当然讲不清楚,快来看文章。

 

CRISPR虽然是最好的基因编辑工具,但在很多细胞里的成功率还是不理想。《自然》旗下子刊《自然-医学》上新发表的两项研究指明了成功率不高的原因:原来CRISPR进行基因修复操作的时候会触发细胞的抗癌机制;抗癌机制如果正常地发挥了作用,就会让修复失败。

正在生物体内发挥功能的CRISPR-Cas9系统 | 插画家:Stephen Dixon

可是,如果我们要使用CRISPR来治疗疾病,那当然只会使用被它修复成功的细胞。换言之,这些细胞里的抗癌机制没有起效。为什么没起效?也许是因为它们的抗癌机制坏掉了。那么,如果医生不加检查就随便把它们注入人体内,就是注入了一些癌症风险比平时高的细胞了。

这个理论上的风险真的会产生现实后果吗?研究者还没有达成一致意见。

要理解他们的争论点,我们先要看看CRISPR和抗癌机制的基本原理。

  研究说了什么?  

来自瑞典卡罗林斯卡研究所和诺华生物医学研究所的研究人员,分别研究了视网膜细胞和多能干细胞。他们发现,CRISPR会激活细胞的自我修复机制,被编辑的细胞要么得到修复,要么死亡,因此基因编辑效率低下。

他们进一步指出,这种机制背后是p53基因,一种和癌症有关联的基因。值得一提的是,在多种癌症细胞中,我们都发现了这种基因的突变。

P53与DNA | Thomas Splettstoesser

为什么p53基因跟很多癌症有关呢?当细胞发现DNA链断裂时,会启动“急救箱”,p53就像是急救员一样,开始修复被编辑的基因,或者干脆直接让细胞死掉,以阻止细胞成为肿瘤。而CRISPR-Cas9正好会“剪”开DNA链,于是p53基因被激活。

如果被CRISPR成功编辑后的细胞存活,说明它们可能携带有异常的p53基因——本来应该要么编辑不成功,要么细胞死掉的——从而增加细胞癌变的风险。此外,想要提高基因编辑效率,暂时关闭p53听起来是不错的方法。然而,这有可能给其他突变可乘之机,进而可能导致癌症。


CRISPR-Cas9能剪开DNA双链 | MIT

  这对基因治疗意味着什么?  

一方面,这两项研究呈现的还只是初步结果,还不清楚在当前的临床研究中,是否也会出现同样的问题。另一方面,在CRISPR中,使用Cas9酶可能要比其他切割酶出现更严重的p53问题。

CRISPR通过两种方式来编辑基因。其一,它会只切掉DNA的致病片段,这一过程被称作基因敲除。其二,CRISPR既会切割DNA的致病片段,也会用正常的核苷酸代替它,这一过程被称作基因修复

卡罗林斯卡研究所的研究者艾玛·哈帕涅米(Emma Haapaniemi)表示,在他们研究的正常成熟的细胞中,当p53被激活时,基因敲除能够成功。也就是说,CRISPR治疗镰刀型细胞贫血症等疾病不会受到p53基因的影响。

CRISPR治疗镰刀型细胞贫血症时不会受到p53的影响 | Wikipedia

然而,p53基因会影响基因修复,相应影响到糖原贮积病、囊性纤维化和严重联合免疫缺陷的基因治疗。同时,它对干细胞也是潜在的问题。诺华生物医学研究所的团队表明,p53失活对于基因敲除和基因修复都很重要。异常的p53能让CRISPR工作,也很可能让细胞癌变。

那么问题来了,如果CRISPR成功编辑的细胞能导致癌症,为什么之前研究人员没有观察到?实验用的小鼠也没有长出肿瘤?

艾玛·哈帕涅米表示,这种效应出现在大规模实验里,但是在小规模研究中,研究人员只关注在一种细胞上编辑一种基因,这种问题就不太容易被发现。似乎其他团队也注意到了p53对基因编辑的影响,但他们没有强调出来。

至于为什么没有一例CRISPR小鼠患癌的报告,她认为其中一个原因可能是“实验小鼠被过早杀死”,没有足够时间长出肿瘤。

CRISPR小鼠没有患癌 | Wikipedia

她的同事朱斯·泰帕尔(Jussi Taipale)表示:“我们并不想危言耸听,也没有说CRISPR-Cas9是不好的,是危险的。显然它在医学中将是很主要的工具,因此关注其安全隐患是很重要的。”

  值得深入研究的问题  

“这是两篇重要的论文,因为它们提醒我们所有人,基因编辑并不是魔法。”加州大学伯克利分校的雅各布·科恩(Jacob E. Corn)说。

“基因编辑不是魔法” | Gizmodo

不过,他对论文将CRISPR指向癌症风险表示怀疑。虽然他的实验室在少数案例中看到p53激活的证据,但他们在编辑了造血干细胞后,没有发现类似的效应。他们一直在寻找致癌可能性,目前为止还没有发现基于p53基因或者基因编辑诱发的癌症。

“也许这一结果只显示出p53在特定细胞系的影响,很难评估这种现象是单一还是普遍的。”惠康桑格研究所的阿莱娜·潘斯博士(Alena Pance)表示,“我们还需要对p53进行更深入的研究,以理解其修复DNA的机制如何干预基因编辑,以及这是否还涉及其他途径。这意味着在实验环境中,要对p53基因和蛋白质在不同细胞的表达活性和完整性进行研究。”

弗朗西斯·克里克研究所的罗宾·洛夫尔-巴奇(Robin Lovell-Badge)对结果没有感到惊讶,这是因为科学家们早就知道,大量的DNA双链断裂会导致细胞凋亡,而这取决于p53的活性。

罗宾·洛夫尔-巴奇 | Assombrado

他这样说:某些类型的细胞,即使一些DNA双链断裂,也没有太大影响,细胞不会死亡;如果是在最佳的培养条件下,更不会有这样的问题。有很多对小鼠、人类和动物的细胞和早期胚胎的研究,基因编辑的效率都很高。如果p53必须变异才能让细胞存活的话,那么不会有如此明显的效率。

然而,或许一些细胞系更有可能出现p53介导的细胞凋亡,也有可能特定的培养条件起了作用。人类胚胎细胞的培养条件通常不是最佳的,此外,视网膜色素细胞似乎很难生长,除非对它们进行修饰。

 

出现p53介导的细胞凋亡,可能与胚胎细胞的培养条件有关 | CreditMiodrag Stojkovic/Science Source

洛夫尔-巴奇表示,就这两项研究的发现以及媒体报道而言,它们是否完全有道理并不明晰。该发现或许只是跟这两项研究特别有关。不过,他也希望在评估CRISPR的临床应用时,应该对p53等基因进行分析。

据悉,在这两篇论文发表后,基因治疗公司的股票均有下跌。但是论文的研究者认为,人们的反应过于夸张了,CRISPR仍然是一项有前景的技术。

参考资料:

1.Science Media Centre, expert reaction to using CRISPR/Cas9 and potential cancer risk in cells.

2.The New York Times, A Crispr Conundrum: How Cells Fend Off Gene Editing.

3.STAT, A serious new hurdle for CRISPR: Edited cells might cause cancer, two studies find.

4.University of Cambridge, Genome-editing tool could increase cancer risk in cells, say researchers.

5. Karolinska Institutet, Genome-editing tool could increase cancer risk.

一个AI

任何一种新技术在应用之前,都需要长久的考验。如果只看一个新闻就撒花或者撒纸钱……

本文来自果壳网,谢绝转载

如有需要请联系sns@guokr.com

(欢迎转发到朋友圈~)

果壳网

ID:Guokr42

整天不知道在科普啥的果壳网

建议你关注一下

对,这是一个二维码

给果壳发送【二维码】告诉你原理

点个赞吧~

  • 好文
  • 钦佩
  • 喜欢
  • 泪奔
  • 可爱
  • 思考

凤凰网科技官方微信

凤凰新闻 天天有料
分享到: