自然通讯:CRISPR基因编辑会导致基因组的遗传结构突变

来源：生物世界2022-02-09 08:33

CRISPR-Cas9是修饰微生物、动物、植物和人类基因组的强大工具。在医疗领域，CRISPR-Cas9基因编辑为治疗遗传病、癌症甚至心脏病等重大疾病带来了前所未有的希望。但这一切的前提是，DNA已经被正确修饰，没有任何意想不到的变化。在编辑CRISPR基因时，脱靶是一个关键问题，因为它可能会破坏其他功能基因，从而带来

CRISPR-Cas9是修饰微生物、动物、植物和人类基因组的强大工具。在医疗领域，CRISPR-Cas9基因的编辑为治愈疾病、癌症甚至心脏病等重大疾病带来了前所未有的希望。但这一切的前提是，DNA已经被正确修饰，没有任何意想不到的变化。

编辑CRISPR基因时，脱靶是一个关键关注点，因为它可能会破坏其他功能基因，带来严重后果。此外，在靶位点附近的基因组中引起大的结构突变(包括较大片段的缺失、插入、重排甚至染色体断裂)也是一个令人担忧的问题。

到目前为止，在细胞水平上已经对CRISPR基因编辑的这些潜在风险进行了许多研究，但是对它们对单个生物的影响的了解仍然有限。

最近，瑞典乌普萨拉大学的研究人员在《自然通讯》上发表了一篇题为Crispr-cas9诱导体内靶上和靶外位点跨代分离的大结构变异的研究论文。

该研究证实，CRISPR-Cas9基因的编辑会导致DNA发生不可预测的结构突变，这些结构突变可以被下一代利用。这项研究再次提醒我们，CRISPR-Cas9在应用于临床治疗前，应仔细验证。

为了更好地理解意想不到的CRISPR-Cas9基因组编辑结果对个体水平的影响，特别是基因组结构的变异，研究团队通过显微注射RNP(gRNA Cas9)对斑马鱼受精卵的基因进行了编辑，然后对这些编辑后的第一代斑马鱼及其下一代的基因组进行了测序。

基因编辑后的验证通常通过短阅读长度或桑格测序进行。这些方法可以检测小片段的插入或缺失，这也是CRISPR-Cas9基因编辑最常见的结果，但可能无法检测到较大的基因组结构变异，而长阅读长度的空穴测序可以发挥更好的作用。

研究团队利用长读长孔测序技术对两代1100多条斑马鱼的基因组进行测序，验证了CRISPR-Cas9在靶位点附近和其他非靶位点的编辑，发现了大量各种类型的意外基因突变。

具体来说，用CRISPR-Cas9基因编辑的一代斑马鱼中，约有6%表现出基因组的结构变化(插入或缺失片段50bp)，既位于靶位点，也位于非靶位点。

此外，这项研究还发现，第一代斑马鱼的这些意想不到的基因组突变被给予了后代，26%的第二代斑马鱼携带了离靶突变，9%携带了结构突变。

这项研究的另一个重要发现是，这些由CRISPR-Cas9基因编辑的第一代斑马鱼是嵌合体，它们产生的生殖细胞也是嵌合的，而它们是在受精卵的单细胞阶段编辑的，理论上不应该是嵌合的。这可能是由于受精卵后续分裂过程中持续的基因编辑或分裂后细胞产生的DNA修复水平不同，导致了这一结果。

研究团队表示，了解CRISPR-Cas9导致的这些意外突变非常重要，因为这些突变可能会对后代的成长产生长期影响。但是，需要指出的是，这只会在对胚胎或生殖细胞进行基因编辑时发生。目前，CRISPR基因编辑是在特定组织或器官上进行的，不涉及胚胎或生殖细胞。(100yiyao.com)

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