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随着 CRISPR 基因编辑迈向临床应用，脱靶等次级反应备受关注。研究人员针对 CRISPR 导向的外显子跳跃展开研究，发现其是基因编辑的意外结果，会影响化疗反应。这一发现对评估基因编辑疗法意义重大，或为肿瘤治疗带来新思路。
在基因编辑的奇妙世界里，CRISPR 技术就像一把神奇的 “基因剪刀”，自问世以来，便在生命科学领域掀起了巨大的波澜。它让科学家们能够以前所未有的精准度对基因进行编辑，为攻克各种疑难杂症带来了新的希望，从遗传性疾病的治疗到癌症的靶向疗法，似乎一切都变得触手可及。然而，随着研究的深入，人们逐渐发现，这把 “剪刀” 并非完美无缺。当 CRISPR 导向的基因编辑朝着临床应用大步迈进时，一系列问题也接踵而至，其中脱靶效应和其他次级反应成为了人们关注的焦点。
对于任何基于 CRISPR 的疗法来说，确保治疗主要作用于目标位点，同时将脱靶效应降至最低，是衡量其安全性和有效性的关键指标。为了实现这一目标，科研人员们付出了诸多努力。他们对 Cas 核酸酶进行广泛的基因工程改造，对单导向 RNA（sgRNA）进行多样修饰，还不断探索诸如碱基编辑和引导编辑等新型 CRISPR 系统或变体，期望减少基因毒性，提高编辑的精准度。在对基因编辑后的细胞进行深入分析时，一个有趣却又令人担忧的现象出现了：在目标位点附近或位点上，一些独特的序列变化导致了分子重排，即外显子跳跃（exon skipping）现象。这一现象的出现，让人们意识到基因编辑过程远比想象中复杂。
外显子跳跃并非毫无缘由地发生。当 CRISPR 引导产生双链断裂，或是受到辐射、化学试剂等因素影响时，细胞内会启动一系列修复机制。从进化的角度来看，外显子的消除可能是细胞应对环境变化的一种适应策略，有助于细胞在恶劣环境中存活。但在基因编辑治疗的背景下，这种自然发生的现象却可能带来意想不到的后果。
为了深入探究这一现象，来自美国 ChristianaCare Health System 基因编辑研究所（Gene Editing Institute）的研究人员 Kelly H. Banas 和 Eric B. Kmiec 开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Molecular Therapy Nucleic Acids》杂志上。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，他们通过构建 CRISPR/Cas 系统对目标基因进行编辑操作，之后对编辑后的细胞进行筛选和克隆，获取不同的细胞亚群。在基因分析层面，利用测序技术对编辑后的基因序列进行测定，从而准确识别外显子跳跃事件以及相应的 Indel 模式，以此来探究基因编辑后的变化。
外显子跳跃与基因编辑的关联
研究人员认为，CRISPR 导向的外显子跳跃是基础基因编辑中一个重要的意外结果，而这一过程很可能受到 CRISPR/Cas 作用后留下的 Indel 特征（Indel signature）的促进和调控。他们推测，DNA 断裂和重新连接后留下的所谓 “Indel 密码（Indel Code）”，或许能够揭示外显子跳跃对临床治疗结果的潜在影响。此前已有许多关于外显子跳跃的研究报道，一些科研人员致力于利用这一现象治疗杜氏肌营养不良症（Duchenne’s muscular dystrophy）等疾病，但大多未能达到预期效果。近期，利用 CRISPR/Cas 消除目标外显子的研究为这一领域带来了新的希望，这也让研究人员思考是否存在某种潜在的 “密码”，可以提高治疗的成功率。
研究过程中的意外发现
研究人员在最初旨在破坏 NFE2L2（NRF2）基因的研究中，意外发现了外显子跳跃现象。在对敲除 NRF2 基因后的克隆肺癌细胞群体进行系统表征时，他们发现许多细胞的转录本出现了变异，存在单个或多个外显子缺失的情况。由于许多基于 CRISPR 的疗法旨在使完整基因失去功能，这一 CRISPR 作用后的目标效应引起了研究人员的重视。他们深入分析编辑后产生不同转录本的细胞亚群，发现虽然短期内功能性表型反应可能会掩盖分子变化的全貌，但随着时间推移，细胞群体动态可能会发生不利变化，进而影响治疗的可持续性，甚至通过未知的环境选择产生不良后果。
研究人员重新分析数据，进一步确认了 NRF2 基因中的外显子跳跃现象。通过比较不同外显子缺失的细胞克隆群体对顺铂（cisplatin）的反应差异，他们发现外显子 2 和 / 或 3 的跳跃会分别导致功能性 Neh2 和 Neh4 结构域的缺失，进而损害 NRF2 蛋白的功能，使细胞对顺铂的敏感性增加；外显子 4 的跳跃则使细胞在低浓度顺铂下就表现出高度敏感性，与完全缺失 NRF2 基因（NRF2 null）的细胞反应相似。这表明 “Indel 密码” 的不同形式会影响蛋白质功能，进而影响细胞对化疗药物的反应。
外显子跳跃：敌还是友？
从负面角度来看，外显子跳跃是哺乳动物基因组编辑过程中的一种自然反应，但它可能会对治疗性基因编辑的安全性和可持续性产生影响。基因组中广泛分布的外显子剪接增强子（ESE）和外显子剪接沉默子（ESS）在 CRISPR/Cas 作用下发生改变，可能引发自然的基因重排，产生多种转录本，这就需要在针对每个目标基因的研究中更加重视。利用 Indel 特征能否阐明 “Indel 密码”，从而可靠地预测目标基因被破坏后的功能变化和潜在致突变性，这是一个关乎基因编辑治疗安全性的关键问题。
从积极方面来看，虽然 CRISPR 诱导的外显子跳跃传统上用于修复阅读框，但它的应用范围其实更为广泛。在肿瘤治疗中，利用 CRISPR 诱导外显子跳跃，通过自然修复机制有意去除关键蛋白结构域，或许可以克服患者个体差异导致的治疗效果差异，实现对表型结果的控制，这对于体内肿瘤学 CRISPR 疗法的开发具有重要意义。
研究人员发现 CRISPR 导向的外显子跳跃是基因编辑过程中不可忽视的现象，它既可能对基因编辑治疗带来挑战，影响治疗的安全性和可持续性，又为肿瘤治疗等领域提供了新的思路和潜在应用方向。“Indel 密码” 的研究对于理解外显子跳跃的机制以及预测基因编辑的功能结果至关重要。未来，在基因编辑临床应用的发展中，需要充分考虑外显子跳跃现象，深入研究其潜在机制，以更好地发挥 CRISPR 技术的优势，同时规避风险，为人类健康带来更多福祉。
