Nature子刊警告：CRISPR编辑存在一种以前未被发现的潜在危险

使用CRISPR/Cas9基因编辑技术的基因疗法目前正在世界各地针对多种疾病进行临床试验。一份新的报告警告说，CRISPR编辑存在一种以前未被发现的潜在危险。通过破坏两条DNA链，CRISPR增加了DNA大重组的机会，理论上可以引发癌症。研究人员建议，对这种重排的测试应该加入到CRISPR/Cas9编辑系统的安全测试中，因为目前的测试没有发现它。

　　

使用CRISPR/Cas9基因编辑技术的基因疗法目前正在世界各地针对多种疾病进行临床试验。波士顿儿童医院6月27日发表在《自然通讯》杂志上的一份报告警告说，CRISPR编辑存在一种以前未被发现的潜在危险。

波士顿儿童医院病理学系的Roberto Chiarle博士和Jianli Tao博士领导的研究小组在多个人类细胞系中研究了经典的CRISPR/Cas9，他们首次表明，这项技术可以通过逆转录转位的过程引起DNA的大规模重排。当断裂的DNA没有被修复时，就会发生重排，导致不匹配的两端重新连接。虽然由CRISPR引起的逆转录转位事件并不常见(在该研究的实验模型中，发生的几率高达5%至6%)，但从理论上讲，它们可以引发癌症。

研究人员建议在CRISPR/Cas9编辑系统的安全性测试中加入逆转录转座测试。目前的检测技术要么对DNA的小片段进行测序，以确保所需的基因在正确的位置被添加或删除，要么旨在检测小的基因重排。他们不寻找由逆转录转位引起的大的重排。

Chiarle说:“我们希望我们的发现将鼓励使用CRISR/Cas9的调查人员包括检查移动元件的插入。”“CRISPR真的是基因治疗领域的游戏规则改变者，所以了解它的具体功能以确保其安全性是非常重要的。”

流氓重组

在逆转录转位中，被称为“移动元件”的DNA序列从基因组的一个位置移动到另一个位置。利用酶，它们复制自己，并在DNA双螺旋的两条链上创造一个断裂，在那里插入自己。这是自然发生的，通常是无害的——事实上，在进化的过程中，移动的元素(也被称为“跳跃基因”)已经构成了我们基因组的大约三分之一。但它们也与包括癌症在内的疾病有关。

CRISPR也会在DNA中引入双链断裂。Chiarle、Tao和同事们指出，这增加了逆转录转位发生的几率，导致移动元件插入到原本要被CRISPR编辑的DNA位置，以及一些意想不到的位置。

该研究的高级研究员Chiarle说:“我们在多个细胞系中进行了CRISPR，包括在许多实验室中常用的细胞系，并发现逆转录转位的平均比率高达5%到6%。”这是一个很低的数字，但许多基因疗法旨在针对数以百万计的细胞。例如，在血液疾病中，CRISPR可能被用来编辑几百万个血液干细胞，然后这些干细胞被重新注入患者体内。为了启动肿瘤，有时可能只需要一个细胞发生转位事件。”

夏尔强调说，这项研究纯粹是实验性的，是在实验室的细胞中进行的。“我们需要确定在CRISPR基因疗法的临床试验中逆转录转位发生的频率，”他说。

Tao改进了一个叫做PolyA-seq的现有测试，并建立了实验系统来验证它。该测试确定了涉及LINE-1(最常见的移动元件)的逆转录转位事件。

“我们认为这种测试可以帮助更可靠地检测这些事件，而且它可能比现有的商业方法更划算，”陶说。

基本编辑安全吗?

Chiarle、Tao和他们的同事还发现，逆转录转座在碱基编辑过程中更加罕见——这是一种更新的、更精确的技术，它只在化学上改变一个碱基或遗传密码的“字母”(C或a)，而不会导致DNA的双链中断。逆转录转位事件的检出率低于0.01%。它们在主要编辑过程中也不那么频繁，主要编辑是一种高级技术，可以实现有针对性的插入、删除和所有12种可能的碱基更改。

Chiarle说:“我们证明，与CRISPR/Cas9相比，碱基编辑器和主编辑器都更安全，且与极低的逆转录转座事件相关。”

这项研究的其他作者是波士顿儿童病理系的王琪，以及达纳-法伯癌症研究所的卡洛斯·门德斯-多兰特斯和凯瑟琳·伯恩斯。这项研究由美国国立卫生研究院资助(1R01-CA222598)。作者声明不存在利益冲突。

原文标题：

Frequency and mechanisms of LINE-1 retrotransposon insertions at CRISPR/Cas9 sites