CRISPR基因编辑可能导致数百个意外突变

随着CRISPR-Cas9开始进入临床试验，Nature Methods发表的一项新研究发现基因编辑技术可以在基因组中引入数百个非预期的突变。“我们认为科学界认为由CRISPR引起的所有脱靶突变的潜在危害至关重要，包括单核苷酸突变和基因组非编码区域的突变，”共同作者，医学博士，医学博士Stephen Tsang说。 Laszlo T. Bito眼科学副教授，哥伦比亚大学医学中心和哥伦比亚基因组医学研究所和人类营养研究所病理学和细胞生物学副教授。

CRISPR-Cas9编辑技术凭借其速度和前所未有的精确度，对于试图了解基因在疾病中的作用的科学家来说是一个福音。该技术也为更强大的基因疗法提供了希望，这些基因疗法可以删除或修复有缺陷的基因，而不仅仅是添加新的基因。

第一个部署CRISPR的临床试验目前正在中国进行，美国的试验将于明年开始。但即使CRISPR可以精确地靶向特定的DNA片段，它有时会击中基因组的其他部分。搜索这些脱靶突变的大多数研究使用计算机算法来识别最可能受影响的区域，然后检查这些区域的缺失和插入。

“当在培养皿中的细胞或组织中进行CRISPR时，这些预测算法似乎做得很好，但还没有采用全基因组测序来寻找活体动物的所有脱靶效应，”共同作者Alexander Bassuk说。爱荷华大学儿科学教授，博士。

在这项新研究中，研究人员对团队先前研究中经过CRISPR基因编辑的小鼠的整个基因组进行了测序，并寻找所有突变，包括仅改变单个核苷酸的突变。

研究人员确定CRISPR已成功纠正导致失明的基因，但是斯坦福大学眼科副教授Vinit Mahajan博士实验室博士生Kellie Schaefer与该研究的共同作者发现，两个独立的基因治疗受者的基因组已经持续了超过1,500个单核苷酸突变和超过100个更大的缺失和插入。通过计算机算法预测这些DNA突变中没有一种被研究人员广泛用于寻找脱靶效应。

“没有使用全基因组测序来发现脱靶效应的研究人员可能会遗漏潜在的重要突变，”曾博士说。“即使是单核苷酸变化也会产生巨大影响。”

Bassuk博士说研究人员没有注意到他们的动物有任何明显的错误。“我们对CRISPR仍感到乐观，”Mahajan博士说。“我们是医生，我们知道每种新疗法都有一些潜在的副作用 - 但我们需要知道它们是什么。”

研究人员目前正在努力改进CRISPR系统的组件 - 其基因切割酶和将酶引导至正确基因的RNA - 以提高编辑效率。

“我们希望我们的研究结果能够鼓励其他人使用全基因组测序作为确定其CRISPR技术的所有脱靶效应的方法，并研究不同版本以进行最安全，最准确的编辑，”Tsang博士说。

该论文标题为“ 体内CRISPR-Cas9编辑后出现意外突变 ”。其他作者是Kellie A. Schafer(斯坦福大学)，Wen-Hsuan Wu(哥伦比亚大学医学中心)和Diana G. Colgan(爱荷华州)。

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