本周,在线发表于《自然》子刊《Nature Medicine》的两篇论文引起了业内热议。来自知名科研机构卡罗林斯卡学院(Karolinska Institute)与著名医药企业诺华(Novartis)的科研人员独立发现,经过CRISPR改造的细胞,可能会成为癌症的种子!
说起21世纪人类在生物技术领域的最大突破,或许很多人都会把票投给CRISPR基因编辑技术。
这项技术能以前所未有的精准度和便捷度,让我们对基因组进行编辑。近两年的诺贝尔奖预测中,CRISPR基因编辑技术也都是热门之选。但这项技术自诞生以来,就一直不乏争议。抛开伦理方面的讨论不谈,去年,一项发表在《Nature Methods》上的研究指出,CRISPR基因编辑可能会带来大规模的脱靶效应,带来突变风险。
今年1月的另一项研究则表明,人类免疫系统可能会抑制CRISPR-Cas9基因编辑系统,影响它的工作效率。不过后续的研究发现,这两大争议并不值得担忧——前者由于证据不足,于今年4月被撤稿;后者则可以通过其他手段进行规避。
但今天,专家们是真的担心了。我们知道,CRISPR基因编辑技术能在基因组的特定位置切开口子,进行编辑。而对于特定细胞来说,基因编辑的效率有高有低。
这很容易理解:并不是所有的细胞都能适应CRISPR系统对基因组的剪切。而对于研究人员来说,这似乎也无伤大雅。我们只要挑出那些被成功编辑的细胞就好。只要编辑的细胞够多,我们总能找到一批高效的细胞。然而问题就出在这个看似“无伤大雅”的环节。由CRISPR基因编辑造成的双链DNA断裂与修复毕竟还是会给细胞带来影响。这时,细胞内由p53介导的DNA损伤反应就会启动,抑制细胞生长。
来自卡罗林斯卡学院的科学家们认为,这是部分细胞无法被顺利编辑的潜在原因。反过来说,那些能够被高效编辑,并被我们人为挑选出的细胞,其中的TP53(编码了p53)基因及其通路很有可能带有缺陷。
不幸的是,TP53是一条重要的抑癌基因。据估计,p53的变异与许多癌症有关,这包括了将近一半的卵巢癌、43%的结直肠癌、以及38%的肺癌。
换句话说,我们精挑细选出的“成功”细胞,TP53基因可能有缺陷,让这些细胞的癌变风险升高。在挑选那些靶向基因得到修复的细胞时,我们也许会不可避免地挑选到p53功能受损的细胞,如果这些细胞被输入患者体内,作为基因疗法治疗遗传病,就有可能带来癌症。这为基于CRISPR的基因疗法带来了安全性上的担忧。
在业界,这项发现也引起了热议。在接受STAT新闻专访时,CRISPR Therapeutics的首席执行官博士认为这些数据“看似可信”,并指出“我们需要对它保持关注。由于CRISPR技术已经在许多疾病的治疗中得到应用,我们需要确保经过编辑并输入患者体内的细胞不会致癌”。另一位不愿意透露姓名的CRISPR专家则指出这些发现“挺令人震惊”,因为它们指出了CRISPR应用中被遗漏的潜在重大风险。
这些结果给CRISPR技术的应用前景带来了一层阴影。来自诺华的论文表明,对于干细胞的CRISPR基因编辑,无论是非同源末端连接(NHEJ)还是同源定向修复(HDR),p53的失活似乎都是必需的。这可能会影响到针对遗传疾病的基因疗法研发。但许多专家们也指出,这绝非CRISPR基因编辑技术的末日。
首先,我们尚未在小鼠实验中看到由于CRISPR基因编辑导致的肿瘤爆发,因此这两篇论文的发现可能在临床上的负面影响有限;其次,目前我们也已经研发出了不依赖于双链DNA断裂的CRISPR基因编辑技术,有望能规避这一风险。
CRISPR基因编辑不是魔法。客观看,作为一种充满潜力的生物技术,它也有它的瓶颈与风险。我们期待随着人类对这一技术了解的不断加深,在开发基于CRISPR的疗法时,我们能更准确地评估其安全性与有效性,让人类能更自信地迈步在属于基因疗法的时代。