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基因编辑火了安全性如何保证?上海科研团队给出答案
发布日期:2019-03-01   来源:东方网
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近年来,在?#24403;?#23572;奖的角逐中,基因编辑技术一直都是一个夺奖大热门。不久前成为新闻热点的“基因编辑婴儿”事件,也再一次把这一技术推向了风口浪尖。那么到?#36164;裁词?#22522;因编辑?#31354;?#19968;具有革命性意义的技术,到底会对人类社会作出怎样的改变?我们?#20013;?#30340;基因编辑技术系统真的100%安全可靠吗?

“GOTI”技术让基因编辑脱靶无处隐藏(中国科学院科技摄影联盟拍摄)

今天,由上海科研团队领衔在学术期刊《科学》发表的研究论文指出,近年来兴起的单碱基编辑技术有可能导致大量无法预测的脱靶,因而存在?#29616;?#30340;安全风险。这一团队的研究提高了基因编辑技术脱靶检测的敏感性,可以在不借助于任何脱靶位点预测技术的情况下发现此前脱靶检测手段无法发现的随机的脱靶位点,为基因编辑工具的安全性评?#26469;?#26469;了突破性的新工具,有望成为新的行业检测标准。

基因编辑为何如此受关注

在我们身体的每一个细胞里,有许多携带着遗传信息的DNA片段——基因。基因决定了我们眼睛、头发、皮肤的颜色,也规定了身上的每一种细胞负责干什么。它就像人体的代码。有了这组代码,人体这个复杂的程序,才能运作起来。基因还可以被人为地改变,科学家们可以像用剪?#37117;?#24320;小纸条一样,通过删除一小段DNA,或加入一小段DNA等方式,来改变人或其他生物体的基因。这就是所谓的基因编辑。

“GOTI”技术让基因编辑脱靶无处隐藏(中国科学院科技摄影联盟拍摄)

全世界有超过7000种罕见病,病患人数超过3亿人,其中80%是单基因遗传病。20000多个基因里,只要有一个基因发生突变,就有可能出现先天性失明、耳聋等罕见病症状。罕见病有50%发生在儿童时期,因而其早期诊断对于迅速有效的干预至关重要。经过长期研究发现,如果利用安全、有效的基因编辑技术,对发生突变的单个碱基进行剪断、加入或替换等修正操作,可以改写基因组遗传密码中,能明确遗传性疾病的发病机制,从而推进罕见病的诊治。目前全球95%的罕见病并没有有效的治疗药物,而预计到2022年,在基因编辑技术的支撑下,全球将有超过40种基因治疗新药上?#23567;?/p>

基因编辑工具的安全性如何保证?

有了有效的工具,那么工具的安全可靠性又如何保障呢?由中国科学院神经科学研究所(脑科学与智能技术卓越创新中?#27169;?#19978;海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室、中国科学院灵长类神经生物学重点实验室杨辉研究组与中国科学院上海营养与健康研究所隶属的计算生物学研究所(中国科学院-马普学会计算生物学伙伴研究所)、斯坦福大学遗传学系以及中国农业科学院深圳农业基因组研究所合作完成,在《科学》发表的一篇名为《胞嘧啶单碱基编辑会导致大量单核苷酸突变的脱?#23567;?#30340;研究论?#27169;源?#20316;了深入研究与分析。

中国科学院灵长类神经生物学重点实验室杨辉研究组(中国科学院科技摄影联盟拍摄)

杨?#36234;?#32461;,该研究建立了一?#30452;?#21629;名为GOTI(Genome-wide Off-target analysis by Two-cell embryo Injection)的新型脱靶检测技术。借助于GOTI系统,团队成员先是检测了最经典的CRISPR/Cas9系统。结果发现,设计良好的CRISPR/Cas9并没有明显的脱?#34892;?#24212;,这个结果结束了之前对于CRISPR/Cas9脱?#26032;?#30340;争议。然而团队还检测了另一个同样被给予厚望的CRISPR/Cas9衍生技术BE3,这个系统可以精确引入点突变,在之前的研究中从未发现过有明显的脱靶问题。然而在GOTI的检测下发现,BE3存在非常?#29616;?#30340;脱靶,而且这些脱靶大多出现在传统脱?#24615;?#27979;认为不太可能出现脱靶的位点,因此之前的方法一直没有发现其脱靶问题。

团队分析认为,这些脱靶位点有部分出现在抑癌基因上,因此经典版本的BE3有着很大的隐患,目?#23433;?#36866;合作为临床技术。研究团队的这些重要发现,证实了以BE3为代表的部分基因编辑技术存在无法预测的脱靶风险,让世人重新审视了这些新兴技术的风险。更重要的是,此工作建立了一种在精度、广度和准确性上远超越之前的基因编辑脱靶检测技术,有望由此开发精度和安全性更高的新一代基因编辑工具,建立行业的新标准。

研究价值:有助于制定基因编辑行业标准

现有BE3等单碱基编辑技术存在脱靶的问题。但是很多的人类遗传病是单碱基突变导致?#27169;?#25152;以单碱基编辑这个技术本身还有着巨大的价值。接下去要做的主要是两件事,一个是更进一步检测,看?#27492;?#38500;了会导致异常的基因突变以外还有没有别的问题,然后在这一切的基础上,设法改进这个系统,建立一种不会脱靶,也没有其它风险的单碱基编辑技术,真正做到发现问题之后,也能解决问题。

杨辉表示,基于这一技术,未来可以制定一些行业标准,让这个领域有序?#27169;?#20581;康的发展下去。

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