CRISPR / Cas9基因编辑剪刀不如我们想象的那么准确但有一些修复

RISPR基因编辑技术正在彻底改变医学和生物学。这种技术使科学家能够比以前的基因编辑技术更精确，更轻松地编辑DNA。但是一项新的研究质疑了该技术的精确性。

基因编辑的希望是它能够治愈和纠正疾病。迄今为止，已经报道了许多成功，包括治疗小鼠的耳聋，以及改变细胞以治愈癌症。

在人类患者中进行的大约17项临床试验是对白血病，脑癌和镰状细胞性贫血(其中红细胞变形，导致它们死亡)进行基因编辑测试。在临床实施CRISPR技术治疗癌症或先天性疾病之前，我们必须解决该技术是否安全和准确。

CRISPR如何再次发挥作用?

CRISPR技术利用分子剪刀(称为“Cas9”的细菌酶)来切割我们想要靶向的DNA，然后我们可以将DNA粘贴到我们已经去除的DNA中。Cas9通过利用与Cas9相关的指南(如地图)来识别整个人类基因组中的特定DNA片段。

Cas9可以在体内持续数小时至数周。当它保留在体内时，Cas9可以一遍又一遍地切割和粘贴其他DNA片段(“脱靶”)或DNA靶片段(“靶向”)。

新研究发现了什么

今天发表在Nature Biotechnology上的一项研究探讨了Cas9剪刀的准确性。英国剑桥桑格研究所的科学家们试图确定Cas9的切割和粘贴过程是否足够准确，可以安全地用于人类治疗疾病。

为了回答这个重要的问题，他们详细检查了小鼠胚胎干细胞和细胞附近的人类细胞中的DNA片段，这些片段被切割以确定它们是否受到影响。

他们发现DNA被修复后(新的DNA粘贴到“切割”部分)，剪刀继续一遍又一遍地切割DNA。他们在切割部位附近发现了重要区域，其中DNA被移除，重新排列或倒置。

如果DNA片段被移除或倒置(基因转换)，基因修饰可能是危险的，甚至导致疾病。虽然这看起来很可怕，但使用新的测序技术可以克服这个问题。

我们可以用不同的剪刀吗?

有几种方法可以解决这个问题。一种选择是从主体中隔离我们希望编辑的单元格，并仅重新注入我们知道已正确编辑的单元格。

例如，对于杀死癌细胞至关重要的淋巴细胞(白细胞)可以从体内取出，然后使用CRISPR进行修饰以提高它们的癌症杀伤特性。可以对这些细胞的DNA进行详细测序，只​​选择准确和特异性基因修饰的细胞并将其递送回体内以杀死癌细胞。

虽然这种策略对于我们可以从体内分离的细胞是有效的，但是一些细胞，例如神经元和肌肉，不能从体内移除。这些类型的细胞可能不适合使用Cas9剪刀进行基因编辑。

幸运的是，研究人员发现了其他形式的CRISPR系统，它们不需要切割DNA。一些CRISPR系统仅切割RNA，而不切割DNA(DNA含有遗传指令，RNA传达如何合成蛋白质的说明)。

由于RNA在降解前仅在特定时间段内保留在我们的细胞中，这将允许我们控制CRISPR系统递送的时间和持续时间并将其逆转(因此剪刀仅在短时间内起作用)。

发现这对于小鼠痴呆是成功的。类似地，一些CRISPR系统只是改变DNA的字母，而不是切割它们。这对于导致小鼠遗传性耳聋等疾病的特定突变是成功的。

简而言之，在临床使用CRISPR之前，我们仍然需要了解Cas9剪刀在细胞中的作用。