2年8篇CRISPR/Cas9安全隐患论文发表,如何看待 “万能魔剪” 的安全问题?丨专家解读

2年8篇CRISPR/Cas9安全隐患论文发表,如何看待 “万能魔剪” 的安全问题?丨专家解读

随着锌指核酸酶(zinc finger nuclease, ZFN)、类转录激活因子效应核酸酶(transcription activator-like effector nuclease, TALEN)、成簇的规律间隔的短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)和单碱基编辑(base editor)等技术的相继出现, 人类开启了基因编辑的“潘多拉魔盒”。

2年8篇CRISPR/Cas9安全隐患论文发表,如何看待 “万能魔剪” 的安全问题?丨专家解读

图丨基因编辑技术的发展和应用(来源:论文)

早在 20 世纪末,人们就开始了对基因编辑技术的探索,但直到 2013 年 CRISPR/Cas9 技术成功用于哺乳动物细胞,才极大地推动了基因编辑技术的发展热潮。细胞疗法和基因疗法也被认为是未来十年内,生命科学领域的热点方向。

“热点论”并非空穴来风,资本的 “狂热” 和企业的快速入局是信号释放的开端,但发展之余,关于 CRISPR/Cas9 的潜在问题也在慢慢浮出水面。

CRISPR/Cas9 的“黄金之风”,已经吹了五年

自从 20 世纪 50 年代发现 DNA 的结构以来,人类已经成功学会如何 “阅读” 遗传密码,但是随着 CRISPR/Cas9 的发现,人们才学会如何 “书写” 它。自从在 2013 年被发现以来,CRISPR 已经有了许多新的应用,越来越多的公司使用这种独特而强大的工具来解决复杂的问题。CRISPR 精确编辑遗传密码的能力十分强大,且用途广泛,外界普遍的认为,CRISPR/Cas9 未来将有望彻底改变医疗保健、农业和清洁能源行业的发展格局。

近五年,随着基因编辑技术的逐渐成熟,CRISPR/Cas9 的应用场景更加多元,而海外企业关于 CRISPR/Cas9 基因编辑技术的布局大幕也就此拉开。

CRISPR 基因编辑技术的主要研发人员之一,被誉为 “CRISPR 之母” 的 Jennifer Doudna 在 2017 年主导创立了 Mammoth Biosciences 公司,利用 CRISPR 独特的能力来准确发现并结合特定的 DNA 序列。该公司创建了第一个 CRISPR 介导的人类疾病检测平台,可实现即时、经济地对与疾病相关的 RNA / DNA 序列进行多重检测。

而另一位 CRISPR/Cas9 的奠基人之一、麻省理工学院教授张锋也和同事联合创立了生物技术公司 Beam Therapeutics,旨在通过靶向特定碱基来提高 CRISPR 的精确度。

不止于此,国内外企业对 CRISPR/Cas9 的挖掘仍在逐渐深入。

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(来源:生辉根据公开资料的不完全整理)

生辉根据公开资料,不完全统计、总结并归纳了以 CRISP/Cas9 技术为主营方向的企业。从上表不难看出,在 2015-2020 年这 5 年间,CRISPR/Cas9 技术的发展速度迅猛,企业入局热情不减。在遗传病治疗、疾病监测、癌症药物开发、个性化用药指导、能源、农业及食品等方向均有涉猎,可见 CRISPR/Cas9 应用范围并不囿于单一领域,而是呈现出包罗万象的态势。

安全隐患?要辩证地看

然而,“甘瓜苦蒂,天下物无全美”,CRISPR/Cas9 工具也“绝非完美”。自诞生以来,有关 CRISPR/Cas9 脱靶性的讨论始终没有停止,随着研究的逐步深入,更多安全隐患问题也在众多论文研究中被披露。

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(来源:生辉根据公开资料的不完全整理,点击原图查看详情)

根据整理,生辉发现学术研究中,围绕 CRISPR/Cas9 工具安全隐患的研究主要有 5 个方向,1)引发 DNA 损伤;2)引发富集性突变;3)有潜在致癌性;4)破环染色体稳定性;5)人体对 Cas9 蛋白存在免疫反应等。

万能魔剪不再“万能”?对此,业内人士对生辉表示,“我认为这几个问题都比较重要,但是 CRISPR/Cas9 技术本身有很多不同的形式,不同的形式产生的问题不同,问题的严重程度也不同。”

以碱基编辑工具为例,他认为,碱基编辑工具中,Cas9 蛋白需要额外链接活性酶,多是从细菌等微生物以及人体中提取且经过工程化改造后的蛋白,其引发的人体免疫反应和未知性更大,风险也会稍高。“哪怕 Cas9 蛋白自身存在的问题已经解决,但作为剪辑工具的组成部分,与之相联的活性蛋白工具所产生脱靶效应、免疫反应以及毒性等都会给碱基编辑工具使用带来一定的风险。”

对此,他补充说明,不同的工具有各自的特点,现阶段,在基因编辑工具种类较多的前提下,工具的使用要向个性化医疗一样,需要对工具进行评估,平衡功能价值和安问题。“对工具本身而言,要做好评估。”

其次,他对生辉表示,不同疾病的治疗方式会产生特异化的风险,风险程度也存在差异。以细胞疗法为例,基因编辑工具在细胞疗法的应用过程中,操作多在体外完成,期间也存在不确定性,需要对操作过程进行质控和筛选。

而针对体内基因治疗,工具被递送到体内的过程需要借助病毒载体或非病毒载体来完成,期间产生的安全性问题又和细胞疗法不同。现阶段,细胞治疗主要针对癌症,而体内基因治疗主要遗传疾病,适应症不同,产生的风险也随之变化。“对于癌症患者来讲,不管是病人还是家属都更愿意去容忍或承担一定的风险,但对于患有遗传疾病的孩子而言,Cas9 蛋白如果存在潜在的致癌风险,就会对 CRISPR/Cas9 工具应用带来不小的挑战。”

综合工具、治疗方式和疾病这三种差异化因素,该专业人士对生辉表示,现在更需要像个性化医疗一样去讨论基因编辑工具带来的影响,辩证地综合各自的突出优势和潜在隐患。“不能单一的去论证'好’或者'不好’。”

关于基因编辑工具的不同所带来的染色体损伤,该人士认为,传统的基因编辑工具和单碱基编辑工具(Base editor)都会带来一定的 DNA 损伤,相对而言,单碱基编辑工具的损伤相对较少。

除了上述安全性的问题,他还对生辉表示,CRISPR/Cas9 仍有需要解决的局限和挑战:递送和免疫反应。

他认为,目前在论文研究中,通过对递送工具进行改造确实能获得不错的效果,但是真正将基因编辑工具面向临床,递送的效率可能会大打折扣,目前仍处在不断优化的阶段。同时,针对工具引发免疫反应的研究目前还比较少,因为必须通过临床实验和数据才能对免疫反应展开系统地研究。

“这也是为什么现在基因治疗公司都在推进 I 期临床试验,因为只有进入临床,才能去用事实说话。”

-End-


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2021-05-17 原文

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