《NatureBiotechnology》CRISPR療法可能損害基因組的新證據

研究人員解釋說，CRISPR是一項用于編輯DNA的突破性技術——在特定位置切割DNA序列，以刪除不需要的片段，或交替修復或插入有益的片段。這項技術在大約10年前開發出來，已經被證明在治療一系列疾病方面非常有效——癌癥、肝病、遺傳綜合征等等。首次批準使用CRISPR的臨床試驗于2020年在賓夕法尼亞大學進行，當時研究人員將該方法應用于T細胞(免疫系統的白細胞)。他們從供體中提取T細胞，表達了一種針對癌細胞的工程受體，同時使用CRISPR破壞原始受體的編碼基因——否則可能會導致T細胞攻擊受體體內的細胞。

在目前的研究中，研究人員試圖檢查CRISPR療法的潛在好處是否可能被裂解本身產生的風險所抵消，假設斷裂的DNA并不總是能夠恢復。

為了檢測潛在損傷的程度，研究人員重復了2020年賓夕法尼亞州的實驗，在完全相同的位置切割T細胞的基因組——染色體2、7和14(人類基因組的23對染色體)。他們使用一種名為單細胞RNA測序的最先進的技術，分別分析每個細胞，并測量每個細胞中每條染色體的表達水平。

通過這種方法，在一些細胞中檢測到顯著的遺傳物質損失。例如，當14號染色體被切割后，大約5%的細胞顯示出很少或沒有該染色體的表達。當所有的染色體同時分裂時，損傷增加，在14號染色體、7號染色體和2號染色體上，分別有9%、10%和3%的細胞無法修復斷裂。然而，這三條染色體在受損程度上確實有所不同。

基于他們的發現，研究人員警告說，在使用CRISPR療法時應該格外小心。他們還提出了替代的、風險較小的方法，用于特定的醫療程序，并建議進一步研究兩種可能的解決方案:減少受損細胞的產生，或識別受損細胞，并在給病人使用材料之前將其移除。

這項研究由TAU生命科學Wise學院的神經生物學、生物化學和生物物理學院和Dotan高級療法中心(特拉維夫Sourasky醫學中心(Ichilov)和特拉維夫大學合作)的Adi Barzel博士領導，由TAU醫學院和Edmond J. Safra生物信息學中心的Asaf Madi博士和Uri Ben-David博士領導。該研究結果發表在領先的科學雜志《Nature Biotechnology》上。

Ben-David博士和他的研究助理伊萊·魯文尼(Eli Reuveni)解釋說:“我們細胞中的基因組經常由于自然原因而損壞，但通常它能夠自我修復，不會造成傷害。然而，有時某條染色體無法恢復原狀，大的部分，甚至整個染色體就會丟失。這種染色體的破壞會破壞基因組的穩定，我們經常在癌細胞中看到這種情況。因此，有意將DNA切割作為癌癥治療手段的CRISPR療法，在極端情況下可能會促進惡性腫瘤。”

Madi博士和他的學生Ella Goldschmidt解釋說:“單細胞RNA測序和計算分析使我們能夠獲得非常精確的結果。我們發現，造成損傷差異的原因是三條染色體上每條染色體斷裂的確切位置。總之，我們的發現表明，超過9%的用CRISPR技術編輯的t細胞已經失去了大量的遺傳物質。這種損失會導致基因組的不穩定，這可能會導致癌癥。”

Barzel博士和他的博士生Alessio Nahmad總結道:“我們在這項研究中的目的是闡明使用CRISPR療法的潛在風險。我們這樣做，即使我們知道該技術的實質性優勢。事實上，在其他研究中，我們已經開發了基于CRISPR的治療方法，包括一種很有希望的艾滋病治療方法。我們甚至建立了兩家公司——一家使用CRISPR，另一家故意避免使用這種技術。換句話說，我們在推進這項高效技術的同時，也對其潛在的危險提出了警告。這似乎有點矛盾，但作為科學家，我們對我們的方法感到非常自豪，因為我們相信這是科學的本質:我們不選擇立場。我們研究問題的所有方面，包括積極的和消極的，然后尋找答案。”