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张锋大神最新成果!想用“魔剪”CRISPR治疗人类疾病,没那么简单

2017/08/02 来源:生物探索
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导读
张锋大神又出新成果啦!最新发表在Nature Medicine上的这项研究证实,人类DNA中的天然差异可能会削弱CRISPR技术精准编辑人类基因组的能力。这将使用CRISPR来治疗人类疾病变得更加复杂。


图片来源:Nature Medicine

7 月31日,Broad研究所的CRISPR先驱张锋及其研究小组成员David Scott在《自然》子刊Nature Medicine上发表了题为“Implications of human genetic variation in CRISPR-based therapeutic genome editing”的新成果。

研究称,我们DNA中的天然差异可能会通过阻碍Cas9酶作用于正确的基因目标,从而削弱CRISPR技术精准编辑人类基因组的能力。对这一问题严重程度的分析将对如何在临床试验中测试基因组编辑技术,以及是否这类技术能够被广泛应用产生重要的影响。

据The Scientist的报道称,2014年,研究人员首次开始调查基因变异将如何影响CRISPR-Cas9编辑它的“目标”。但是,究竟这种变异对Cas9识别其预期编辑位点的能力的影响程度是怎样的一直尚不清楚。

在这项研究中,科学家们分析了来自Exome Aggregation Consortium和1000 Genomes的数据,结果发现,DNA差异极大影响了RNA导向的内切酶(如Cas9)的效力。

作为该研究的一部分,作者们调查了个体12个与疾病相关的基因的导向RNAs(guide RNAs)。结果发现,这些导向 RNAs脱靶位点的数量从0到一万以上不等,具体取决于相关基因的基因组特性(genomic idiosyncracies)。


图片来源:网络

张锋在给The Scientist的邮件中写道:“这些分析表明,候选患者的全基因组测序将对最小化导向RNA失败的可能性(这种失败是由目标位点的基因变异引起的)起到帮助。”

哈佛大学遗传学家George Church表示,遗传变异可能会导致两种潜在的问题:第一,无法编辑目标DNA;第二,编辑了错误的位点。出现第二个问题的话,会更难解决。

该研究中,张锋和Scott描述了一种设计导向RNA的新途径:使导向RNA能够避免靶向高突变区域。尽管如此,Church表示:“即使我们现在已经对罕见变异有了‘深入报道’,但大部分变异还是未知的。”

张锋和Scott认为,包括GUIDE-seq、CIRCLE-seq等在内的一些筛选策略能够揭示RNA导向的核酸酶的脱靶切割活性,应该被用于寻找针对特定疾病的、最好的导向RNA和内切酶组合(guide RNA–enzyme combination)。

张锋还指出,对于基于CRISPR-Cas9的疗法的早期研究和相关临床试验来说,全基因组测序数据可以用来排除那些遗传组成会潜在降低疗效或增加脱靶编辑可能性的患者。

论文中,作者们强调,全基因组测序将对匹配患者遗传变异和最有效导向RNA至关重要。

Broad研究所的遗传学家Daniel MacArthur说:“很幸运的是,在CRISPR发展的同时,与人类基因突变模式有关的可用数据也在激增。这些信息将帮助制药公司开发基于CRISPR的疗法。”

参考资料:

Human Genetic Variation May Complicate CRISPR

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