研究人员发现CRISPR-Cas基因编辑技术的一个显著缺陷。一种旨在增强编辑过程的特定分子，意外地损坏了遗传编码的某些部分。
近年来，各种CRISPR-Cas复合物的基因组编辑得到了迅速发展。全球数百个实验室现在都在努力将这些创新应用于医学，同时不断改进技术。
CRISPR-Cas工具使科学家能够精确准确地修改遗传编码的特定部分。目前，使用这种类型编辑的基因疗法已被用于治疗遗传性疾病、抗击癌症以及创造能够耐旱和耐热的作物。
启动修复
CRISPR-Cas9复合物，通常被称为“基因剪刀”，是全球科学家最常用的工具。它在需要修改的确切位置切割双链DNA，这与不切割DNA链的新型基因编辑方法不同。
这次切割触发了细胞内部的两种自然修复过程：一种快速但不太准确的方法，仅将切割的DNA末端重新连接；另一种较慢、更精确的机制，该机制并不总是会被激活。后者选项需要一个模板，以便在切割位置进行准确的DNA修复。
较慢的方法被称为同源重组修复（HDR）。研究人员更喜欢这个过程，因为它促进了特定DNA片段与目标基因区域的精准整合。这种方法多种多样，并可以用于解决各种遗传疾病。“原则上，它可以用于治愈任何疾病，”苏黎世联邦理工学院基因组生物学教授雅各布·科恩（Jacob Corn）说。
使用特定分子增强效率
为了促进同源重组修复的使用，研究人员最近开始使用一种称为AZD7648的分子。这种分子抑制了更快的修复过程，迫使细胞转而利用HDR。目标是加速更有效基因疗法的创造，初步结果似乎很有希望——但结果，或许太过乐观。
在雅各布·科恩的领导下，一个研究小组发现了与使用AZD7648相关的令人担忧的副作用。他们的发现发表在期刊《自然生物技术》上。
显著的基因改变
虽然AZD7648似乎增强了精准修复，但它也导致了在预计会被干净修改的基因组的一部分中发生广泛的遗传变化。研究人员发现，这些变化包括数千个遗传成分（称为碱基）的缺失，甚至完全染色体部分的脱落。这引发了对遗传稳定性以及编辑细胞不确定结果的担忧。
“当我们检查被编辑位点的基因组时，它看起来是正确和精确的。然而，当从更广泛的角度观察时，我们发现了显著的遗传变化。这些变化在仅关注编辑区域及其周围环境时不会显现出来，”科恩小组的博士后格雷戈尔·库洛特（Grégoire Cullot）解释道，也是这项研究的主要作者。
损害程度相当可观
研究人员对于观察到的负面影响规模感到震惊。他们怀疑，由于分析没有覆盖整个基因组，而是专注于特定区域，因此可能对此损害尚未完全了解。
这种情况呼吁新的测试方法、策略和法规，以更好地了解损害的范围和影响。
AZD7648并不是一次新的发现，因为它目前正在针对潜在的癌症治疗进行临床试验。
苏黎世联邦理工学院的研究人员是如何意识到这一担忧的？科恩表示，他们的早期研究表明，在AZD7648的帮助下，CRISPR-Cas9编辑的有效性和精确度令人满意，这引发了进一步调查的怀疑。
ETH团队分析了在编辑位点及更广泛基因组背景下的DNA测序，发现了由AZD7648引起的这些意外的灾难性副作用。
这项研究标志着首次承认如此副作用。其他研究团队也在研究这些发现，并计划公布他们的结果。“我们是第一个声明并非一切都完美的团队，”科恩指出。“这对我们来说是一个重大挫折，因为与许多科学家一样，我们希望使用这项新技术来增强基因治疗的发展。”
新的开始
尽管面临这些挑战，科恩认为这只是CRISPR-Cas基因编辑进一步推进的开始。“任何新技术的道路都不会顺畅。一次绊倒并不意味着我们放弃该技术，”他坚定地说。
未来，可能通过使用不同分子的组合来促进HDR，以减少风险，而不是仅依赖一种分子。“有许多潜在候选者。我们现在需要确定这种鸡尾酒应包含的正确组合，以避免对基因组造成伤害，”他详细阐述道。
基于CRISPR-Cas的基因疗法已在临床环境中成功应用。例如，近年来，大约一百名患有遗传性镰状细胞贫血患者接受了CRISPR-Cas疗法——未使用AZD7648。“所有患者被认为治愈，且没有出现副作用，”科恩补充道。“因此，我对基因疗法能够成为主流仍然持乐观态度。挑战在于识别正确的方法并确保尽可能多患者的技术安全性。”
