Nature发两文说CRISPR改造的细胞易癌变 诺奖级技术引热议

昨日，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！

▲两项研究指出了 CRISPR 基因编辑技术的一大应用风险（图片来源：《Nature Medicine》）

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。

▲关于 CRISPR 的风险已成为了爆款话题（图片来源：Endpoints 官网截图）

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。

▲健全的 p53 会抑制 CRISPR 介导的基因编辑，并抑制细胞生长与分裂（图片来源：《Nature Medicine》）

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，”来自卡罗林斯卡学院的 Emma Haapaniemi 博士说道：“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。”

▲在干细胞中，p53 的失活（p53DD）看似是基因编辑所必需的（图片来源：《Nature Medicine》）

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。

▲由张锋教授（左）、David Liu 教授（中）、以及 J. Keith Joung 教授（右）带来的新款 CRISPR 基因编辑技术有望规避这一问题 （图片来源：Beam Therapeutics 官网 ）

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。

原文：CRISPR–Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response

DOI号：10.1038/s41591-018-0049-z 

原文：p53 inhibits CRISPR–Cas9 engineering in human pluripotent stem cells

DOI号：10.1038/s41591-018-0050-6