Science：CRISPR其实没那么神？

　　

生物通报道：世界各地的科学家们本周将聚集在华盛顿，参加美国基因与细胞治疗学会(ASGCT)的年会。毫无疑问，新兴基因编辑技术CRISPR将会成为本次会议上的热门话题，许多人相信CRISPR会为基因疗法注入新的活力。那么，CRISPR真的进入黄金期了么？Science特别撰文探讨了这一技术的前景与风险。

CRISPR如何起作用？

传统基因疗法是通过无害病毒或一些其它载体将“正版”基因送入细胞，补偿致病的缺陷基因。而CRISPR能用正确序列替换“坏”基因，直接修复细胞的基因缺陷。这种方式减少了外源基因进入错误位点的可能，原则上优于传统的基因疗法。此外，CRISPR修补的基因受到天然启动子的控制，蛋白质产物不会过多也不会太少。

CRISPR发展到了什么地步？

现在研究者们已经用CRISPR成功治疗了患有遗传性肝病和肌营养不良的动物，本周ASGCT年会还将出现有更多这样的临床前成果。据悉，今年这次会议有93份关于CRISPR的摘要（摘要总数768份），而去年只有33份。此外，CRISPR也是科研领域的吸金王。Editas Medicine、Intellia Therapeutics和CRISPR Therapeutics这三家公司已经拿到了数亿美元的投资。

为什么说CRISPR还没准备好？

在安全有效的修复人类基因之前，CRISPR还有一段很长的路要走。对于绝大多数人类疾病（比如肌营养不良和囊性纤维化）来说，把细胞取出来修好再放回去并不现实，因为回到体内的细胞极少能够存活。我们需要CRISPR在体内发挥治疗作用，在这种情况下，基因导入遇到的障碍依然挡在CRISPR面前。举例来说，研究者们必须找到有效途径将活性CRISPR送入人体的特定组织。

你真的需要CRISPR么？

传统的基因疗法在不少疾病领域已经走了很长一段路，没有必要再用CRISPR从头来一遍。欧洲已经批准了一种治疗于罕见代谢病的基因疗法。美国一家公司今年也在申请批准，希望用他们的基因疗法治疗Leber先天性黑朦（LCA）。还有不少研究者准备在本次ASCGT年会上公布传统基因疗法取得的喜人成绩。鉴于CRISPR等基因编辑技术的效率还远远赶不上基因导入，不少人表示并不打算换用这些新技术。

CRISPR还存在什么问题？

用CRISPR删除基因相对来说比较容易，但它矫正基因的效果并没有那么好。因为CRISPR校正DNA需要通过同源介导修复（HDR），这一过程只在分裂中的细胞激活。不幸的是，机体内绝大多数细胞（肝细胞、神经元、肌细胞、眼细胞和造血干细胞）一般都没在分裂。

CRISPR研究者们正在积极解决这一问题。Broad 研究所的CRISPR先驱张锋（Feng Zhang）表示，所有细胞都存在HDR机制，就看要怎样启动它们，比如给细胞添加特定药物。当然，还有一条途径是寻找不依赖HDR的替代品。

由此可见，CRISPR的首次临床应用很可能是删除基因，而不是修正基因。一些团队通过小鼠实验展示，CRISPR能去除杜氏肌营养不良基因的一部分，剩下的部分可以生产一种截短的功能性蛋白。Editas公司计划明年启动临床实验，通过切除部分缺陷基因治疗LCA。去年年底三个独立研究小组在Science发表文章，证明CRISPR可以帮助杜氏肌营养不良小鼠恢复一些肌肉功能。这是首次在完全发育的活体哺乳动物中用CRISPR成功治疗一种遗传疾病。（更多信息请参见：三篇Science文章：利用CRISPR治疗遗传疾病）

CRISPR仍有很大的安全隐患

CRISPR脱靶效应常被人们挂在嘴边，这也是该技术最大的隐患之一。Cas9酶有时会在靶点以外的地方进行切割，这种切割有可能引起癌症。不过，在提升CRISPR特异性方面研究者们动作很快。今年一月份，麻省总医院的研究人员在Nature杂志上发布了改良版CRISPR技术。他们通过改造Cas9酶大大减少了它与DNA的非特异性互作，将脱靶效率降低至无法检测到的水平。（更多信息请参见：Nature发布突破性CRISPR-Cas9新技术）四月份在Nature杂志发表的另一项成果，显著提高了Cas9置换单个DNA碱基的效率。（更多信息请参见：三篇Nature文章：CRISPR研究重大进展）

脱靶效应并不是CRISPR唯一令人担心的问题。目前，研究者们往往只能借助病毒载体把编码Cas9的DNA带入细胞。也就是说，Cas9完成切割任务之后细胞仍会继续生产这种蛋白。“这种酶会持续存在十几、二十年，” 张锋指出。在这种情况下，就算是特异性非常高的Cas9也可能会发生脱靶，机体也可能会对其产生免疫反应。

不过，张锋认为这并不是什么大问题。他的研究团队建立了携带Cas9基因的小鼠，这些小鼠一辈子都在表达这种蛋白。就算杂交二十代，这些小鼠看起来依然很好，没有明显的健康问题。当然，我们都希望能够关闭Cas9酶。这意味着我们需要寻找非病毒的递送途径，比如使用脂质体或纳米颗粒。然而，这一直是生物学上的老大难问题。

传统基因疗法面对的许多难题，也是CRISPR前进的障碍。比如，基因编辑的细胞会死亡，患者需要进行多次治疗。病毒载体的递送能力限制着基因编辑的效力。CRISPR研究者往往需要两种病毒载体将CRISPR组分送入细胞，这样做的效率显然比较低。

Science认为，CRISPR为基因疗法带来的真正福利在于，它能治疗的疾病比传统方法多得多。经历二十多年沉浮，基因疗法的老将们在谈到CRISPR治疗疾病的时候都相当谨慎。“每当一种新技术出现的时候，大家总是非常激动，仿佛马上就能用来治疗患者了。但实际上，这需要相当长的时间，”斯坦福大学的Mark Kay强调。

生物通编辑：叶予

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