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基因療法一直被認(rèn)為有能力治療遺傳病,但是在實(shí)際的應(yīng)用中一直存在問(wèn)題,即健康的基因只能在幾周內(nèi)發(fā)揮作用,最終只能對(duì)基因進(jìn)行短暫恢復(fù)。
在近幾年進(jìn)行病毒運(yùn)送基因到細(xì)胞的研究中,曾有人實(shí)現(xiàn)通過(guò)運(yùn)送健康基因達(dá)到減輕病癥的效果,但是一直無(wú)法實(shí)現(xiàn)將基因準(zhǔn)確插入到指定的DNA位置。
CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)能夠解決這項(xiàng)難題。雖然CRISPR/Cas9在如今的使用中仍然存在問(wèn)題,但是和其他基因編輯技術(shù)相比,它能夠?qū)崿F(xiàn)基因編輯的重組。在使用過(guò)程中,科學(xué)家通過(guò)指定CRISPR/Cas9對(duì)應(yīng)的靶DNA片段,以及要取代的DNA序列和取代的DNA序列,實(shí)現(xiàn)最終的基因編輯。
CRISPR/Cas9還需解決的問(wèn)題是尋找DNA的位置問(wèn)題,針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,已經(jīng)存在將CRISPR/Cas9和病毒運(yùn)送方法進(jìn)行結(jié)合,利用CRISPR/Cas9作為導(dǎo)航員和編輯器,在CRISPR/Cas9到達(dá)靶位置上時(shí),實(shí)現(xiàn)基因序列的插入的研究。該研究人員表示,在利用CRISPR/Cas9實(shí)現(xiàn)病毒靶向時(shí)候,如果在不太活躍的DNA片段進(jìn)行,能夠降低基因編輯帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
CRISPR/Cas9這一被稱(chēng)為“魔剪”的基因編輯工具在基因工程應(yīng)用方面被寄予厚望。但是,脫靶效應(yīng)這一有爭(zhēng)議的老問(wèn)題一直影響著CRISPR/Cas9系統(tǒng)的應(yīng)用。
有文獻(xiàn)報(bào)道,CRISPR/Cas9的切割是通過(guò)gRNA與基因組位置之間20bp堿基的配對(duì),且配對(duì)堿基的 5′ 端需要有PAM結(jié)構(gòu),再引導(dǎo)Cas9作用實(shí)現(xiàn)的,但是CRISPR/Cas9與靶位點(diǎn)識(shí)別的特異性主要依賴(lài)于gRNA與靠近PAM處10-12bp堿基的配對(duì),而其余遠(yuǎn)離PAM處8-10bp堿基的錯(cuò)配對(duì)靶位點(diǎn)的識(shí)別影響不明顯,這項(xiàng)研究直接說(shuō)明了CRISPR/Cas9存在嚴(yán)重的脫靶性,即該技術(shù)可以發(fā)生非特異性切割,引起基因組非靶向位點(diǎn)的突變,這樣會(huì)造成研究結(jié)果的不確定性。
去年在Nature Methods雜志上發(fā)表的研究“Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo”通過(guò)全基因組測(cè)序分析表明CRISPR基因編輯會(huì)引入數(shù)百種不可預(yù)估的突變到基因組中,文章所指出的大規(guī)模脫靶問(wèn)題,對(duì)CRISPR的應(yīng)用提出了尖銳的挑戰(zhàn),卻又在今年3月30日出現(xiàn)反轉(zhuǎn)并進(jìn)行了撤稿處理。值得注意的是,這篇文章的第一作者Kellie A Schaefer和共同第一作者Wen-Hsuan Wu均同意撤稿,而包括通訊作者Alexander G Bassuk以及Vinit B Mahajan在內(nèi)的其余四位作者則不同意撤稿。這與通常的撤稿情況還是有所不同,一般的撤稿大多數(shù)情況貌似都是通訊作者要撤稿,這篇爭(zhēng)議性文章通訊作者則堅(jiān)持了自己的意見(jiàn)。顯然,這篇文章在研究者們內(nèi)部也有巨大分歧。
同時(shí),也有一些研究表明,CRISPR的脫靶問(wèn)題沒(méi)有這些研究表示的那樣嚴(yán)重:bioRxiv期刊上的研究“Whole genome sequencing of multiple CRISPR-edited mouse lines suggests no excess mutations.”指出,一些采用CRISPR/Cas9技術(shù)進(jìn)行基因編輯的小鼠品系經(jīng)過(guò)全基因組測(cè)序后的結(jié)果顯示,CRISPR/Cas9技術(shù)能夠在生物水平上對(duì)基因組實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)編輯,同時(shí)沒(méi)有造成很多的脫靶突變。
從這些研究可以分析,在中對(duì)CRISPR/Cas9技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí),脫靶效應(yīng)仍然需要列入考慮中。
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