“瑞士軍刀”的雙面性：CRISPR基因編輯存在潛在致癌風險

來源：生物探索作者：人氣：-發表時間：2021-11-30 13:57:00【大中小】

作為第三代基因編輯技術的代表，CRISPR／Cas9系統已經憑借其成本低廉、簡便易用成為生物醫學領域內的高效工具，一度被科研人員稱為“瑞士軍刀”。目前，CRISPR／Cas9系統已廣泛應用于細胞基因編輯、基因調節、基因敲除動物模型的構建、人類疾病動物模型的治療研究等領域。

然而，隨著研究的深入，這把“瑞士軍刀”的另一面逐漸顯現。研究發現，CRISPR具有重大的潛在風險，包括脫靶效應、染色體改變和潛在免疫原性，以及在基于CRISPR-Cas9的基因敲除（CRISPR-KO）過程中誘發的雙鏈斷裂（DSBs）可以導致DNA損傷反應。

最近，美國國家癌癥研究所、Sanford Burnham Prebys醫學研究所聯合馬里蘭大學的研究人員共同發表了題為：A systematic genome-wide mapping of oncogenic mutation selectionduring CRISPR-Cas9 genome editing的研究論文。研究團隊發現，CRISPR-Cas9基因治療需要謹慎監測癌癥相關基因突變。

CRISPR-Cas9基因編輯技術的工作原理是由內切酶靶向位點切割生物基因組使DNA雙鏈斷裂。DSB在細胞內的修復方式為同源重組和非同源末端連接。其中，非同源末端連接的修復機制主要發生于真核生物，通過核苷酸的插入或缺失，不需要同源序列即可重新連接DNA游離末端，進而實現基因敲除的目的。當同源序列存在時，DSB區間大概率發生同源重組，進而定點敲入或編輯基因。

p53是細胞生長周期中的負調節因子，對細胞生長周期調控發揮重要作用。DNA雙鏈一斷裂就會被p53基因識別，它在識別到DNA雙鏈斷裂后，會阻止細胞分裂。研究團隊分析了近1000個人類細胞系對DNA雙鏈斷裂的p53反應。研究人員發現，在幾乎所有的細胞類型中，進行CRISPR-Cas9基因敲除后，正常的p53基因細胞生長較慢，而出現p53基因突變的細胞受影響較小，它們的生長速度更快，甚至超過正常細胞。值得注意的是，p53基因突變的細胞通常是一些癌細胞。

此外，研究人員還發現，CRISPR基因編輯可能會給具有其他癌癥相關基因突變的細胞帶來優勢，比如KRAS致癌基因。

此前研究已經發現，脫靶效應是CRISPR/Cas9基因治療的明顯缺陷，上述研究提示我們，脫靶效應之后需要重點警惕，無關的細胞吸收了CRISPR/Cas9反而有“大麻煩”。要想解決潛在致癌性這個問題，或許要先解決基因編輯技術面臨的核心難題—脫靶效應。能夠找到理想的靶向輸送系統，精準地將CRISPR/Cas9運送到人體靶細胞內，潛在致癌風險也就不是大問題了。

脫靶效應、染色體改變和潛在免疫原性背后的作用機制還需要更多深入研究加以佐證?？偟膩碚f，上述研究結果表明，使用CRISPR-Cas9時，要重點監測癌癥相關基因突變，特別是p53基因和KRAS基因。