个体基因组会影响基因编辑的功效和安全性

基因编辑已开始在临床试验中进行测试，使用CRISPR-Cas9和其他技术直接编辑人体细胞内的DNA，多个试验正在招募或处于规划阶段。由波士顿儿童医院和蒙特利尔大学领导的一项新研究提出了一个警告，发现人与人之间的遗传差异可能会削弱基因编辑过程的效果，或者在更罕见的情况下会导致潜在的危险“关闭目标“效果。

该研究增加了证据，证明基因编辑可能需要适应每个患者的基因组，以确保基因中或附近的DNA序列中没有变异可以摒弃该技术。研究结果将于本周出现在美国国家科学院院刊(12月11日至15日)上“人类的DNA序列各不相同，所谓的”正常“DNA序列不能解释所有这些差异，”Dana-Farber波士顿儿童癌症和血液疾病中心的医学博士Stuart Orkin说道，并且相应对应哈佛医学院医学博士生Matthew Canver的研究作者。“我们建议在设计用于治疗编辑的靶向系统时考虑常见的变异，以最大限度地提高疗效并最大限度地减少潜在的安全问题。”

该研究分析了7,444个先前发表的全基因组序列。基于研究人员有兴趣通过基因编辑改变的大约30种与疾病相关的DNA靶标的列表，研究人员列出了近3,000种指导RNA(gRNA)。这些遗传密码已被开发用于将CRISPR-Cas9酶引导至靶标上或靶标附近的正确编辑位置，如信封上的地址。

由蒙特利尔大学的Orkin，Canver和Samuel Lessard领导的研究小组随后研究了7,444个人中是否有人在gRNA正在寻找的区域内携带DNA序列变体(“字母变化”或插入/缺失)。“如果CRISPR试剂靶向治疗的位点存在遗传差异，那么您就有可能降低疗效或治疗失败，”Canver解释说，他在奥金波士顿儿童医院实验室构思并领导了这项研究。“由于与指导RNA不匹配，仅一个碱基对的差异就会导致结合效率降低。总的来说，这会导致治疗效果降低。”

研究小组发现基因组中的这种情况并不少见; 大约50%的分析的gRNA有可能受到其靶位点变异的影响。在少数情况下，研究小组发现遗传变异导致基因组中的DNA序列与可能将其吸引到错误位置的gRNA更紧密地匹配 - 从而导致编辑基因或其他DNA区域，而这些区域并非针对性。“在极少数情况下，有可能产生非常有效的'脱靶'位点 - 其中CRISPR试剂可以结合并切割到它们不打算的位置，”Canver说。“如果一个脱靶效应恰好出现在肿瘤抑制基因中，那将是一个很大的问题。”

虽然该研究着眼于CRISPR-Cas9基因编辑，但研究人员认为他们的发现扩展到其他基因编辑工具，如锌指核酸酶(ZFN)和TAL效应核酸酶。“统一的主题是所有这些技术都依赖于非常具体地识别DNA碱基，”Canver说。“因此，影响靶序列的变体可能会减少指导RNA的结合。变异也可能导致新的位点结合，可能造成伤害。随着这些基因编辑疗法不断发展并开始接近临床，重要的是确保每种疗法都适合将要接受治疗的患者。“