关注CRlSPR: 基因编辑的“阿特拉斯”

CRISPR是一种是原核生物基因组内的一段重复序列，是细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器，简单说就是病毒能把自己的基因整合到细菌，利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务，细菌为了将病毒的外来入侵基因清除，进化出CRISPR-Cas9系统，利用这个系统，细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的染色体上切除，这是细菌特有的免疫系统。

既往以来，CRISPR是一种具有发展前景的基因编辑工具，而现在，该技术已然为分子生物领域带来革命性改变，为科学家们提供了一种可以靶向定位基因组中所需位置的工具。其肩上背负的医学重担，犹如希腊神话中的擎天巨神“阿特拉斯”，可以毫不夸张地说，CRISPR将成为基因编辑技术未来发展和实施的关键，然而，实现这一关键还需几年时间，仍然有重要的问题有待解决，包括迫切需要开发一种准确、简便的方法来动态监测基因编码前后基因测序的变化，制定明确有界限的基因编辑应用规则，建立基因修饰实践的法律法规和生物伦理学，以及完善如何优化体内基因编辑的程序。

2019年6月5日河南省人民医院麻醉与围术期科主任、单细胞中心PI张加强教授及王向东教授等在Cell Biology and Toxicology上发表了一篇题为“Keeping our eyes on CRISPR: the ‘Atlas’of gene editing”的文章，为解决上述仍存在的难题，文中提到一种方法便是提高核酸测量的灵敏度，准确性，可靠性和效率，使其可应用于临床。其中最常用到的便是来自Streptococcus pyogenes（化脓性链球菌）的cas9（5′-NGG-3′），同样有希望被应用于临床的是来自Lachnospiraceae（毛螺）的Cas12（ LbCas12）、Acidaminococcus sp（氨基酸球菌）的（AsCas12）及来自Leptotrichia wadei（纤毛菌属）的Cas13（LwCas13a）核酸序列。

上述三种核酸序列中，尽管Cas12a和Cas9依赖于原型间隔区相邻基序识别靶DNA，Cas9通过HNH和RuvC结构域切割靶链和非靶链DNA，而cas12a则是通过利用RuvC催化结构域作为RNA指导切割的靶标切割dsDNA。Cas13变体通过靶向单链RNA起作用，并用作开发RNA引导技术以靶向定位RNA，执行模块和扰动，标记定位以及监测或捕获细胞中转录物的基础。

文中还提到，在2017年Gootenberg等人开发了一种名为SHERLOCK的检测平台，适当设计的Cas13a指导RNA与SHERLOCK结合可以鉴定相同病毒的各种菌株，例如合成的寨卡病毒和登革热病毒或多态性、EGFR的突变等。而在2018年，Chen等人发现Cas12a可以作为潜在的核酸检测平台，并开发了DNA内切核酸酶靶向的CRISPR Trans Reporter（DETECTR）。该平台利用等温扩增和Cas12a ssDNase激活进行阿托摩尔DNA检测，并能够高精度地区分两种人乳头瘤病毒株（16和18）。

利用CRISPR驱动的目的是提高遗传模式的规模，增加所需DNA序列在后代遗传的机会，而至关重要的问题没有得到解决，存在可能对自然生态系统造成灾难性破坏的意外基因驱动传播。

因此，CRISPR不是不受批评和质疑的！

Schaefer等人在2017年发表的文章中声称CRISPR-Cas9核酸酶与对照组相比可能在基因组位点诱导超过一千个非预期的脱靶改变时，CRISPR的脱靶效应风险再次成为人们关注的焦点。科学家们一直致力于解决脱靶效应问题，Kosicki 在2018年的研究也讨论了不良的目标效应所带来的可能性，包括千碱基的缺失、交叉、甚至到位导致肿瘤的发生等。

CRISPR在道德伦理方面同样存在困境，2018年，基因经过编辑的双胞胎女孩在中国降生，基因编辑的道德伦理问题再一次被推上风口浪尖，基因编辑的伦理问题已收到公众的监督。2015年Evitt等人提到要明确人类种系基因编辑的所有临床用途，并强调在基因编辑的临床途径中国际框架和法规的重要性。

CRISPR技术在美国和欧洲的临床试验基础夯实，因此CRISPR成为生物和科学研究的关键技术是无可争辩的。未来，CRISPR面临的并非没有危险和障碍，在临床应用之前仍有许多挑战需要克服。取精华去糟粕，让CRISPR发挥在分子生物及临床应用中基因编辑的支柱作用，为人类提供更好的医疗保健，改善人类健康。

（河南省人民医院麻醉与围术期医学科苌恩强，马晓军供稿）

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10565-019-09480-w?from=groupmessage

本文通讯作者简介：

张加强，博士，主任医师，教授，博士生导师

河南省人民医院麻醉与围术期医学科主任，单细胞中心PI。中华医学会麻醉学分会全国委员，中华医学会麻醉学分会气道管理学组副组长，中国医师协会麻醉分会全国委员，河南省医学会麻醉分会副主任委员，河南省医学会疼痛专科分会副主任委员，河南省医师协会麻醉分会副会长，《中华麻醉学杂志》、《Anathesia and Analgesia》中文版、《国际麻醉与复苏杂志》、《临床麻醉学杂志》、《麻醉眼界杂志》、《麻醉质控与安全杂志》编委。承担国家自然科学基金3项,以第一作者或通讯作者发表学术论文100余篇。（转化医学网360zhyx.com）