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基因编辑可靠吗?基因治疗安全吗?眼下还没有人能够给出确定的答案。毕竟这一前沿技术一直面临着伦理和技术的双重拷问,世界各国一直都在审慎对待。
撇开可能存在的大量伦理困境,就基因编辑技术本身而言,脱靶效应是基因编辑技术最大的风险来源,然而之前从来没有人能非常精确地测定脱靶效应。如今,来自中国科学院神经科学研究所(中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心)、上海脑科学与类脑研究中心的一群科学家们发明了一套精确灵敏的检测方法,从而可以客观、可靠地评估基因编辑工具的脱靶率。3月1日,国际顶尖学术期刊《科学》刊登论文,报道了中国科学家建立的新型脱靶检测技术“GOTI”,这项被多位审稿人赞叹为“精美”的新成果,将基因编辑技术脱靶检测的敏感性大大提升,为基因编辑的安全性评估带来了新突破。
这项颠覆以往检测手段的基因编辑脱靶检测技术,令人震惊地首次证实,被认为“特别安全、几乎不会有脱靶”的单碱基编辑技术,可能导致大量无法预测的脱靶,存在严重的安全风险。这一重大发现为近年来兴起单碱基基因编辑技术踩下了刹车——数家美国公司停下了临床应用的脚步,人们再次意识到,我们必须更加谨慎地对待基因编辑这项新技术,开发出更安全的基因编辑工具。
毕竟,基因编辑的潘多拉魔盒一旦打开,将会是全人类不能承受之重。
2月最后一天,国际罕见病日。
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。罕見病有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种基因治疗新药上市。这意味着,也许只需使用基因编辑技术,改变几个碱基,就能挽救一些孩子的生命,还他们以健康。这看上去简直太令人兴奋了。
从上世纪80年代科学家提出“基因治疗”理论至今,全世界仅有两三种基因编辑技术走到了临床试验阶段。将其挡在医院之外的重要原因,就是人们无法明确验证现有基因编辑技术的安全性。1999年,美国一位18岁患者在接受基因治疗后意外死亡,导致基因治疗临床研究进入十年“寒冬”。
直到2012年,使用cas9蛋白酶和sgRNA组合物对基因进行精确修改的新一代基因编辑工具CRISPR/Cas9被发明出来,基因编辑的技术门槛大大降低,在生命科学和医学领域激起狂喜与热潮。
使用CRISPR/Cas9技术,会导致双链螺旋结构的DNA发生断裂,从而可能导致染色体丢失、异位,容易发生癌症。于是,在CRISPR/Cas9技术基础上衍生出了第四代单碱基基因编辑技术BE3,成了新的热点。“如果把CRISPR比作一辆车,它到了目的地,原来的Cas9需要切断DNA,BE3则是对碱基进行修改,不会产生断裂。” 中国科学院神经科学研究所灵长类疾病模型研究组组长、研究员杨辉这样解释两者差异。
业界也普遍认为基于CRISPR/Cas9及其衍生工具的临床技术将为人类的健康做出巨大贡献。特别是衍生技术BE3,在之前的研究中从未发现过有明显的脱靶问题。然而每一次基因编辑操作本质上都是成千上万的基因编辑工具分子对着成千上万的细胞做了成千上万次编辑,怎么可能每次都万无一失呢?
人类的DNA共有超过30亿个碱基,其中1.1%是基因片段,其他虽然不参与基因编码,却也同样承载我们的生命活动信息。基因编辑产生的脱靶效应会带来大量突变,这些突变涉及了基因组的编码区和非编码区,甚至有可能会直接影响机体的生理功能,简单来说就是我们本来把它设计成编辑A基因,但它却意外搞坏了B基因。
本来大家都盼望着基因编辑技术可以挽救一些目前无法治愈的遗传病,现在倒好,说不定应该修复的致病基因没有搞定,却意外搞坏了某个阻止癌症的基因,那岂不是治病不成反要命?
“一般情况下基因编辑技术,是利用病毒为载体,将一把把‘小剪刀’运输到细胞内。如果‘小剪刀’准确到达了设定的目标区域作了修改,我们很容易知道。但那些落在其他区域的‘小剪刀’误打误撞带来了哪些差异,却很难察觉。”杨辉解释说,基因编辑中的“脱靶”,就像射偏了的箭头,可能会改变其他正常的基因,意味着对生命运行的巨大安全隐患,很难让人安心使用。
要解决脱靶问题,首先是要确定基因编辑工具的脱靶率,从而采用更不易脱靶的工具。然而尴尬的是,因为缺少检测手段,科学家甚至根本就不知道基因编辑工具造成的脱靶问题有多严重,更别提比较几种基因编辑工具的脱靶率了。
撇开可能存在的大量伦理困境,就基因编辑技术本身而言,脱靶效应是基因编辑技术最大的风险来源,然而之前从来没有人能非常精确地测定脱靶效应。如今,来自中国科学院神经科学研究所(中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心)、上海脑科学与类脑研究中心的一群科学家们发明了一套精确灵敏的检测方法,从而可以客观、可靠地评估基因编辑工具的脱靶率。3月1日,国际顶尖学术期刊《科学》刊登论文,报道了中国科学家建立的新型脱靶检测技术“GOTI”,这项被多位审稿人赞叹为“精美”的新成果,将基因编辑技术脱靶检测的敏感性大大提升,为基因编辑的安全性评估带来了新突破。
这项颠覆以往检测手段的基因编辑脱靶检测技术,令人震惊地首次证实,被认为“特别安全、几乎不会有脱靶”的单碱基编辑技术,可能导致大量无法预测的脱靶,存在严重的安全风险。这一重大发现为近年来兴起单碱基基因编辑技术踩下了刹车——数家美国公司停下了临床应用的脚步,人们再次意识到,我们必须更加谨慎地对待基因编辑这项新技术,开发出更安全的基因编辑工具。
毕竟,基因编辑的潘多拉魔盒一旦打开,将会是全人类不能承受之重。
基因治疗是福还是祸?
2月最后一天,国际罕见病日。
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。罕見病有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种基因治疗新药上市。这意味着,也许只需使用基因编辑技术,改变几个碱基,就能挽救一些孩子的生命,还他们以健康。这看上去简直太令人兴奋了。
从上世纪80年代科学家提出“基因治疗”理论至今,全世界仅有两三种基因编辑技术走到了临床试验阶段。将其挡在医院之外的重要原因,就是人们无法明确验证现有基因编辑技术的安全性。1999年,美国一位18岁患者在接受基因治疗后意外死亡,导致基因治疗临床研究进入十年“寒冬”。
直到2012年,使用cas9蛋白酶和sgRNA组合物对基因进行精确修改的新一代基因编辑工具CRISPR/Cas9被发明出来,基因编辑的技术门槛大大降低,在生命科学和医学领域激起狂喜与热潮。
使用CRISPR/Cas9技术,会导致双链螺旋结构的DNA发生断裂,从而可能导致染色体丢失、异位,容易发生癌症。于是,在CRISPR/Cas9技术基础上衍生出了第四代单碱基基因编辑技术BE3,成了新的热点。“如果把CRISPR比作一辆车,它到了目的地,原来的Cas9需要切断DNA,BE3则是对碱基进行修改,不会产生断裂。” 中国科学院神经科学研究所灵长类疾病模型研究组组长、研究员杨辉这样解释两者差异。
看上去是不是更美好了?
业界也普遍认为基于CRISPR/Cas9及其衍生工具的临床技术将为人类的健康做出巨大贡献。特别是衍生技术BE3,在之前的研究中从未发现过有明显的脱靶问题。然而每一次基因编辑操作本质上都是成千上万的基因编辑工具分子对着成千上万的细胞做了成千上万次编辑,怎么可能每次都万无一失呢?
人类的DNA共有超过30亿个碱基,其中1.1%是基因片段,其他虽然不参与基因编码,却也同样承载我们的生命活动信息。基因编辑产生的脱靶效应会带来大量突变,这些突变涉及了基因组的编码区和非编码区,甚至有可能会直接影响机体的生理功能,简单来说就是我们本来把它设计成编辑A基因,但它却意外搞坏了B基因。
本来大家都盼望着基因编辑技术可以挽救一些目前无法治愈的遗传病,现在倒好,说不定应该修复的致病基因没有搞定,却意外搞坏了某个阻止癌症的基因,那岂不是治病不成反要命?
“一般情况下基因编辑技术,是利用病毒为载体,将一把把‘小剪刀’运输到细胞内。如果‘小剪刀’准确到达了设定的目标区域作了修改,我们很容易知道。但那些落在其他区域的‘小剪刀’误打误撞带来了哪些差异,却很难察觉。”杨辉解释说,基因编辑中的“脱靶”,就像射偏了的箭头,可能会改变其他正常的基因,意味着对生命运行的巨大安全隐患,很难让人安心使用。
检测结果的出现并不意味着对基因编辑技术判了“死刑”。很多人的遗传病是单碱基突变导致的,所以单碱基突变这个技术本身还有着巨大的价值。
检测脱靶,难在哪里?
要解决脱靶问题,首先是要确定基因编辑工具的脱靶率,从而采用更不易脱靶的工具。然而尴尬的是,因为缺少检测手段,科学家甚至根本就不知道基因编辑工具造成的脱靶问题有多严重,更别提比较几种基因编辑工具的脱靶率了。