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的了解以及基因组故意破坏的报告以下是我们对CRISPR安全性

时间:2019-04-07 10:32来源:未知 作者:admin 点击:
最近发行的一部名为Rampage的电影以DwayneThe RockJohnson为特色,使用一种名为CRISPR的基因工程技术,将大猩猩和其他动物转变为巨大牙齿的飞龙怪物。虽然这是科幻小说,更不用说不可能了,但这部电影捕捉了公众的想象力以及他们最近对CRISPR的兴趣和着迷。

  最近发行的一部名为“Rampage”的电影以Dwayne“The Rock”Johnson为特色,使用一种名为CRISPR的基因工程技术,将大猩猩和其他动物转变为巨大牙齿的飞龙怪物。虽然这是科幻小说,更不用说不可能了,但这部电影捕捉了公众的想象力以及他们最近对CRISPR的兴趣和着迷。

  CRISPR代表Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,它最初是细菌防御系统的一部分,它进化为破坏进入细菌的外来DNA。但是这个系统也能够编辑DNA - 现在,遗传学家已经磨练了改变我们指定的DNA序列的技术。这引起了巨大的兴奋和对使用CRISPR改变基因序列以改善我们的健康,治疗疾病,改善我们的食物供应的质量和数量以及解决环境污染的可能性的巨大期望。

  但最近的一些科学论文表明,CRISPR并非没有问题。该研究表明,CRISPR可以破坏远离我们试图纠正的靶DNA的DNA。截至匹兹堡医学院大学的癌症生物学家,我用CRISPR在我的实验室研究人类癌症和发展的方式来杀死肿瘤细胞。虽然新发现似乎很重要,但我认为这些启示并不排除在临床环境中使用该技术,而是建议我们在实施这些策略时采取额外的警示措施。

  使用基因组编辑来治疗人类疾病是非常诱人的。纠正导致人类疾病的遗传性遗传缺陷 - 就像编辑一个句子一样 - 是明显的应用。这种策略在动物试验中取得了成功。

  在美国和欧洲,已经计划对几种人类疾病进行临床试验。最值得注意的是,欧洲计划进行基因编辑阶段I / II试验,用于治疗人类-地中海贫血,这是一种遗传性血液疾病,可导致需要终身输血的贫血症。在2018年,一个为镰状细胞贫血CRISPR审判,另一个遗传性血液紊乱引起的产生变形的突变的红血细胞,在美国计划

  对于这两个试验,基因编辑是在体外进行的 - 在患者体外。造血细胞(产生红细胞的干细胞)取自患者并在实验室中进行编辑。然后在校正突变后将细胞重新引入相同的患者。期望通过纠正干细胞,他们现在产生的细胞将是正常的,治愈疾病。

  离体方法也已在中国用于测试针对一系列人类癌症的治疗。研究人员从癌症患者身上采取免疫细胞 - 称为T细胞 - 并使用CRISPR阻止这些细胞产生一种名为PD-1的蛋白质(程序细胞死亡-1)。通常,PD-1可以防止T细胞攻击自己的组织。然而,癌细胞利用这种保护机制来逃避身体防御系统。去除PD-1允许T细胞剧烈地攻击癌细胞。使用基因编辑的T细胞的临床试验的初步结果似乎是混合的。

  在我的实验室中,我们最近一直专注于染色体重排,这是一种遗传缺陷,其中一段染色体跳过并连接相同或不同染色体的远端部分。乱序染色体是大多数癌症的定义特征。这种改变最着名的例子是“费城染色体” - 其中染色体9与22号染色体连接 - 导致急性髓性白血病。

  我的团队已经在动物模型中使用CRISPR插入自杀基因,专门针对肝脏和前列腺癌细胞,这些细胞具有这种重排。由于这些染色体重排仅发生在癌细胞而非正常细胞中,因此我们可以针对癌症而不会对健康细胞造成附带损害。

  尽管围绕CRISPR编辑的所有兴奋,研究人员已经敦促谨慎行事过快。最近的两项研究引起了人们的关注,即CRISPR可能不像以前认为的那样有效,并且在某些情况下它可能会产生不必要的副作用。

  第一项研究表明,当Cas9蛋白 - 在纠正突变之前剪切DNA的CRISPR系统的一部分 - 切割干细胞的DNA时,它会使它们变得紧张并阻止它们被编辑。虽然一些细胞在DNA被纠正后可以恢复,但其他细胞可能会死亡。

  第二项研究表明,一种名为p53的蛋白质,以防止肿瘤而闻名,被细胞应激激活。然后蛋白质抑制CRISPR编辑。由于CRISPR活动会导致压力,编辑过程可能会在它完成任务之前受阻。

  过去一年的另一项研究揭示了在人类中使用CRISPR的另一个潜在问题。由于CRISPR是一种细菌蛋白,因此在常见细菌感染期间,很大一部分人群可能已接触过它。在这些情况下,这些人的免疫系统可能已经开发出针对蛋白质的免疫防御,这意味着一个人的身体可以攻击CRISPR机器,就像它会攻击入侵的细菌或病毒,阻止细胞受益于CRISPR-基础治疗。

  此外,与大多数技术一样,并非所有编辑都是准确的。偶尔CRISPR会靶向DNA中的错误位点,并使研究人员担心可能导致疾病的变化。最近的一项研究表明,CRISPR导致大块染色体在小鼠胚胎干细胞的基因组编辑位点附近重新排列- 尽管在其他细胞系统中并不总能观察到这种效应。大多数公布的结果表明,脱靶率的范围为1-5%。即使脱靶率相对较低,我们也不了解长期后果。

  上述研究导致大量关于CRISPR潜在负面影响的媒体报道,其中很多都引用了潜在的癌症风险。通常情况下,这些涉及对实际结果的一种牵强的推断。据我所知,没有用CRISPR-Cas9系统治疗的动物已经显示出患有癌症。

  研究表明,基于CRISPR的基因组编辑在癌细胞中比正常细胞更有效。实际上,正常细胞对CRISPR编辑的抗性实际上使其对癌症治疗更具吸引力,因为对正常组织的潜在附带损害较少 -这一结论得到了我们实验室研究的支持。

  展望未来,该技术显然具有治疗人类疾病的巨大潜力。最近的研究揭示了CRISPR的工作方式的新方面可能会影响这些疗法的开发方式。然而,只有在CRISPR被广泛用于治疗人类疾病后,才能评估基因组编辑的长期影响。

(责任编辑:admin)
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