砺道智库 2024-01-15 17:31 发表于北京

据科学家网1月12日报道，新的基因编辑工具可能会成为基因治疗的游戏规则改变者，但科学家需要开发新的方法来减少不良突变。成簇的规则间隔短回文重复序列(CRISPR)-Cas9系统就是这样一种容易出错的编辑工具，科学家后来对其进行了修改以限制其突变负担。

然而，目前尚不清楚称为碱基编辑和引物编辑的改编技术如何与原始CRISPR-Cas9系统相媲美。圣拉斐尔科学研究所的研究人员在《自然生物技术》杂志上发表报告称，碱基编辑和引物编辑产生的突变比之前建议的要多，但产生频率低于CRISPR-Cas9。

CRISPR-Cas9基因编辑依赖于与所需DNA序列结合的向导RNA和在该位点切割两条DNA链的Cas9酶，产生双链断裂。科学家们在使用不同的方法指导修复之前编辑切割端的序列。然而，细胞核中经常存在带有平端的额外DNA序列，这些序列在修复过程中可能会意外地与切割端混淆，从而导致突变。因此，研究人员采用CRISPR-Cas9技术，从一条链上切出一个碱基，同时保持互补链完整，从而防止导致突变的平端和切口的随机连接。

基因治疗研究员兼该研究的合著者Luigi Naldini在其职业生涯中一直对基因编辑工具进行成本效益分析。他假设，当带切口的链在复制过程中从完整的互补链上解开时，它可以作为模板来制造第二条带切口的链。这将产生一个带有钝端的DNA双螺旋，该双螺旋可以随机地与另一个钝端连接，从而使DNA容易发生突变。

正如Naldini所怀疑的，该团队在碱基编辑细胞中检测到了双链断裂引起的突变，尽管其水平低于CRISPR-Cas9编辑细胞中的水平。这些突变发生在切口位点，表明它在复制过程中转化为意外的双链断裂。

研究小组还探讨了编辑系统是否会引发不良的细胞反应。CRISPR-Cas9工具似乎激活了由p53控制的DNA修复途径，p53是一种称为“基因组守护者”的蛋白质。对于故意产生双链断裂的编辑工具来说，这是预期的；然而，他们还检测到将胞嘧啶转化为胸腺嘧啶的特定碱基编辑器的p53激活水平降低。

研究人员找到了一种方法，通过首先优化向导RNA，然后降低使用剂量，将碱基编辑器的大部分基因毒性效应降低到不可检测的水平。为了延长RNA的寿命，他们添加了诸如5素帽之类的功能，以防止它们在细胞中分解。然而，优化并没有完全消除所有不良影响。碱基编辑器仍然在目标位点之外的基因组随机位点引发突变。

与碱基编辑类似，prime编辑会导致切口位点发生突变，这意味着双链断裂的意外形成，并触发p53 DNA修复途径和免疫信号传导。与碱基编辑一样，该工具需要进行优化以避免这些不需要的细胞反应。

基础和主要编辑也会产生不良效果，只有通过严格的筛选才能发现。“作为一个领域，我们对临床试验中的数据了解不多，例如有关远程删除的数据，”法拉利指出。

英国监管机构最近批准了CRISPR-Cas9用于治疗镰状细胞病和β地中海贫血，研究人员已经使用碱基编辑细胞治疗英国一名13岁女孩的白血病。11尽管这些编辑工具具有拯救生命的潜力，但这项研究表明，可能值得进一步检查其基因毒性风险。