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当CRISPR让你怀疑以前的实验结果可能有错

2017/05/22 来源:Nature自然科研
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导读
当最新的基因编辑发现与其它技术得出的结果不符时,科学家们面临着艰难的抉择。


原文以CRISPR studies muddy results of older gene research为标题

发布在2017年4月5日的《自然》新闻上

原文作者:Heidi Ledford

当最新的基因编辑发现与其它技术得出的结果不符时,科学家们面临着艰难的抉择。

这本是一个看似完美的计划。

Jason Sheltzer是美国冷泉港实验室的一位癌症生物学家,他寻找的是肿瘤生长所涉及的基因。他和同事计划使用备受欢迎的基因编辑工具CRISPR-Cas9来让基因失去功能,以寻找能降低癌细胞扩增速度的改变。但他们需要一个能带来同样效果的对照基因。

文献表明,MELK基因是理想的对照基因:有大量证据表明它在癌细胞增殖中发挥着重要作用,测试MELK蛋白抑制药物的临床试验也正在开展中。然而,使用CRISPR-Cas9方法让MELK基因失去功能并没有带来任何效果。“这对我们的实验造成了巨大的破坏,”Sheltzer说。“一切都暂停了下来。”

在得到这样的结果后,Sheltzer和他的团队加入了一群正在壮大的研究者的行列:由于CRISPR-Cas9的普及揭示出了使用旧技术收集的数据中的潜在错误,他们被迫重新评估和重复实验。4月3日,Sheltzer的团队在美国癌症研究协会年会上呈现了他们的发现。他们也将这一结果发表在了期刊eLife上。

斯坦福大学的分子生物学家Michael Bassik表示:“我们有很多工作要做:基本上就是用另一种方法重复人们之前做过的研究,可以说目的就是为了得到大幅改进的数据。”

问题规模

马萨诸塞州大学医学院的分子生物学家Nathan Lawson是最早系统性地记录这一问题的研究者之一。2015年,他和同事发表了一篇论文,比较了在斑马鱼研究中使用两种不同方法的结果:一种是用锌指核酸酶基因编辑技术敲除基因,另一种是用分子工具吗啉基来调低基因表达。他们发现,在他们检验的20个基因中,有一半得到了不同的结果。对遗传数据库和吗啉基相关文献的进一步挖掘显示,在已发表的吗啉基实验中,有80%的结果无法在遗传突变体中复制。

一些斑马鱼研究者表示,他们对这一结果表示欢迎,因为它迫使研究者们正视这个此前只是传闻的问题。另一些人则并不乐见这一发展。“有人说我毁掉了这个领域,”Lawson说。

在其它模式生物中,类似的“冲突”也开始涌现。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,CRISPR-Cas9技术表明,人们此前认为调节了植物生长素效果的一种蛋白并没有这样的功能。至于果蝇和人类细胞,人们已经在大型筛选研究中发现,使用RNA干扰(RNAi,一种调低基因表达的方法)和CRISPR-Cas9方法得到的研究结果存在普遍差异。

Lawson指出,这两种方法都有其局限性。RNAi有时会改变靶标以外的基因的表达。干扰细胞内部的RNA处理机制有时也会影响其它涉及RNA的细胞系统。与此同时,CRISPR-Cas9基因编辑方法则需要切割DNA链,而这可能会引起细胞的其它反应,包括细胞自杀。这一技术有时也会在预定之外的位点切割DNA。

回归本源

Bassik提醒,RNAi方法与遗传筛选结果出现冲突并不意味着一种方法是对的,另一种是错的。与使用RNAi方法将基因表达降到非常低的水平相比,一些细胞可能会对消除某个基因表达的遗传变化作出不同的反应,而这往往是CRISPR-Cas9方法的目标。

但他补充道,这种差异背后的罪魁祸首常常是RNAi方法潜在的脱靶效应。出于对这一问题的关注,研究人员纷纷开始重复此前的研究成果。

在MELK基因的案例中,使用CRISPR–Cas9方法得出的结果尤其令人担忧,因为这一结果可能会危及一项临床试验的科学基础。但埃默里大学的癌症研究者Carlos Moreno指出,Sheltzer的团队只表明了MELK在癌细胞分裂中似乎不发挥作用。他说,MELK其它方面的性质,比如据称能使癌细胞对放疗抗性更强的作用或许仍然成立。

许多成功的药物是在有缺陷的科学假设基础上开发出来的,他补充道。举例来说,临床试验中的MELK抑制剂可能是通过一些其它机制起作用的。“如果试验显示出了积极的效应,那么人们没有理由叫停试验,”他说,“重点在于不要因噎废食、全盘抛弃。”

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