如何看待“魔剪"CRISPR：乐观又谨慎！

CRISPR-Cas9作为一种分子工具，首先在细菌中发现，是细菌用于保护自己免受病毒有害影响的一种武器。它可以被编辑进入到基因组中的某一确切位置对DNA进行切割，用没有缺陷的DNA链替代有缺陷的DNA链。这种“分子剪刀”可用于纠正有缺陷的DNA片段，被誉为“魔剪”，尽管诞生只有短短三年，但CRISPR-Cas9 技术日臻成熟，并成为生物和医疗领域最可能产生的颠覆性的研究工具。《连线》杂志也称其有可能用来建造一个无疾病、无饥饿、无污染的新世界。

不过任何看似“完美”的技术，都有可能是一把双刃剑。

定时炸弹-致癌隐患

6月11日，Nature Medicine在线发表的2篇论文给基因“魔剪”泼了冷水！两篇研究都称，使用CRISPR-Cas9可能会增加癌症风险！

其中都涉及了到p53蛋白。p53是细胞修复DNA断裂的“急救工具”，因其抗癌作用被称为“基因组的守护者”。据统计，p53突变将会导致近一半的卵巢癌、43%的结直肠癌、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！CRISPR-Cas9可激活p53，一旦p53激活后就发出“警报”并打开修复DNA损伤的‘急救箱’，从而降低CRISPR-Cas9的基因编辑效率。也就是说一旦CRISPR-Cas9编辑成功必然引起p53的功能障碍，继而就会引发后续的类似于“定时炸弹”的癌变风险。

第一篇是瑞典Karolinska研究院的研究人员发表了题为“CRISPR–Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response“的文章，发现用CRISPR-Cas9编辑细胞的基因组会诱导p53的蛋白质的激活， 认为这存在很大的安全隐患！另外一篇是来自诺华生物医学研究所的研究人员，该研究最初的目的是为了提高CRISPR编辑多能干细胞的效率。在实验中他们发现了同样的问题，CRISPR-Cas9成功编辑的细胞有可能会在患者体内埋下“肿瘤的种子”.

结果一经发表就引发了热议，一石激起千层浪，同时使Editas Medicine、CRISPR Therapeutics和Intellia Therapeutics三大基因编辑公司的股价下跌10％左右！

而且相关人员表示这或许并不是“危言耸听”，我们都应该重视CRISPR基因编辑的安全问题。

又增安全隐患—“意想不到的基因突变”

1、今年3月30号，《Nature Methods》的斯坦福撤稿事件就是关于CRISPR技术造成基因突变的，该文章是于2017年发表，题目为“Unexpected mutations after CRISPR–Cas9editing in vivo”，当时研究人员认为CRISPR-Cas9基因编辑会在小鼠体内造成基因组意想不到的基因突变。【1】

该文一出就引起了该领域巨大的负面效应，不过紧接着迅速就有相关研究人员及基因编辑公司（Intellia Therapeutics和Editas Medicine）等做出反击，表示对此论文持怀疑态度并建议将其撤稿。结果就是今年三月份《Nature Methods》撤稿并发表了相关声明。但该论文通讯作者Alexander G Bassuk以及Vinit B Mahajan在内的其余四位作者始终是不同意撤稿的，坚持自己的意见。因此谁也不能妄下定论，断定CRISPR基因编辑不会造成基因组中其他位置的突变。

2、而就在前几日，又一篇文章引发了行业热议。英国桑格研究所研究人员1６日警告说，使用CRISPR会导致细胞出现先前没有预料到的基因组损伤，基于该技术开发基因疗法可能存在安全隐患！

他们在新一期英国《自然·生物技术》杂志上发布了题为“Repair of double-strand breaks induced by CRISPR–Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements”的论文。研究人员表示:先前研究表明使用CRISPR编辑基因组时，目标位点处并未出现许多无法预见的突变。但进一步实验发现，这把“剪刀”实际上经常导致广泛突变，不过这些突变都发生在距目标位点较远的地方。他们发现，经CRISPR编辑的细胞中有许多会出现大量基因组重排，比如DNA的删除或插入等，这些变化都可能导致一些重要基因被开启或关闭，从而对CRISPR疗法的效果产生重大影响。然而现有的标准检测方法通常是发现不了CRISPR编辑所导致的基因组损伤的，这也说明任何潜在的CRISPR疗法都可能需要使用专门的基因组损伤检测方法。【2】

这项最新发现同样迅速导致一些基因编辑公司的股价大跌。也同样的，迅速有人持怀疑态度，其中Intellia公司最先反击了这份报告，该生物技术公司表示，“就该报告而言，任何内容都不是新的或特别令人担忧的。这些缺失并不是新发现的，它不太可能只在CRISPR /Cas9技术上发现，也不会显著影响基于CRISPR的疗法的前进道路。“此外还表示对于已有的编辑目标细胞进行分析后并没有看到这些细胞有任何的致癌转化。

目前也都不能确定该技术弊端到底是多深，因此任何人如果想把这项技术用于基因疗法，都应谨慎行事。

FDA显然对于基因编辑持非常谨慎的态度。据悉，处于CRISPR第一梯队的公司CRISPR Therapeutics曾于今年4月向FDA申请一项CRISPR疗法研究，然而与5月31号突然被FDA暂停，目前该研究尚未进行临床试验。该药名为CTX001，用于镰状红细胞病治疗的基因编辑，由CRISPR Therapeutics和Vertex Pharmaceuticals公司共同开发，是通过基因组编辑来改变从患者身上提取的造血干细胞，从而使细胞可以产生更多的胎儿血红蛋白。

提高基因编辑安全性

当然，我们绝不能否定该技术的优点，毕竟每一种新疗法都有一些潜在的副作用，关于CRISPR/Cas9技术的安全问题研究人员也一直在研究相关对策。

其中，CRISPR/Cas9技术的重要一环是名为Cas9的核酸酶，它能够切断双链DNA，从而介导基因编辑的产生。理想的Cas9应该在需要完成基因编辑任务时表达，在完成基因编辑任务后失活。

英国巴斯大学和卡迪夫大学的研究人员就利用合成生物学(synthetic biology)技术开发出一种新型Cas9核酸酶。它让CRISPR/Cas9基因编辑系统的活性受到一个低成本、丰富、无毒的氨基酸的调控，从而让CRISPR/Cas9技术更为安全可控。这项研究发表在最新一期的《Scientific Reports》期刊上。研究人员将原本编码中止信号的“UAG”密码子与一种名为BOC的非天然氨基酸配对，同时在编码Cas9蛋白的基因序列中引入UAG密码子。这就导致这种新型Cas9蛋白的合成时需要环境中存在BOC氨基酸，如果BOC氨基酸不存在，那么Cas9蛋白就无法合成，CRISPR/Cas9基因编辑系统就没有活性。而在环境中加入BOC氨基酸则会导致Cas9蛋白的合成，激发基因编辑系统的活性。而且紧接着，研究人员利用体外细胞培养模型和转基因小鼠模型，证明了这种新型CRISPR/Cas9基因编辑系统只在BOC非天然氨基酸存在的情况下才会表现出基因编辑活性，它可以中止Cas9蛋白的产生，从而在不需要基因编辑的情况下完全抑制Cas9核酸酶的活性。而且BOC氨基酸是一种赖氨酸的衍生物，它无毒、丰富、成本低、而且不会对环境产生不良影响。【3】

BOC提供了一种前景看好的调控基因编辑的方式，相信后续还会有更多研究成果的出现。

目前来看，CRISPR基因编辑技术显然已成为医学领域的主要工具，正因为此，我们才要谨慎对待，解决其潜在的安全问题是非常值得重视的。不过我们依然要对CRISPR技术持乐观态度，对于其潜在的副作用，相信进行会有更多研究成果出现来确保这些基因编辑治疗手段的安全性，使该项技术能够真正造福人类。

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