荷蘭研究人員在《病毒學雜誌》上發表的乙份報告指出,使用CRISPR Cas9進行基因編輯可能會導致HIV病毒整合到基因中的序列發生不必要的“剪輯”和突變。 這可能會啟用宿主基因,進而導致癌症的發展,引發人們對這種潛在的HIV**策略的擔憂。
基因編輯技術有望徹底改變現代醫學以及許多疾病的方法。 目前有幾種潛在的HIV**策略,包括基因編輯,它被認為能夠從大多數或所有身體細胞中永久去除病毒。 另一種可能性是在我們的細胞內引入新的或修飾的基因,使它們對病毒產生抵抗力。 然而,任何涉及我們基因的干預都存在風險。
一些病毒性疾病和大多數遺傳性疾病是基因編輯的理想候選者,因為它們具有明確的遺傳聯絡。 對於HIV來說,簡單地從我們自己的基因中去除永久整合的病毒遺傳物質似乎是實現持久**的簡單方法。 但是,由於編輯發生在我們整個遺傳物質的基因組中,即使是輕微的不準確也可能導致不良的健康結果,例如將來導致癌症的可能性。 這就是為什麼基因編輯干預措施需要在長達 15 年的長期安全性試驗中進行測試的原因之一。
現代基因編輯技術
modern gene editing technology
自發現遺傳物質(DNA)以來,基因編輯已經廣泛使用,近乙個世紀以來一直是乙個夢想。 然而,以前的大多數方法都非常費力且不精確。 細菌機制的發現極大地推動了現代基因編輯的發展。 從細菌中提取的所謂CRISPR Cas9複合物已被證明比以前的任何方法都精確幾個數量級。 簡而言之,這台“機器”的工作原理是從攻擊病毒中獲取一段基因序列(模板),然後在細菌自身的基因組中跟蹤其對應物。 當它找到相應的序列時,它會切除其中的片段,導致整個錨定病毒基因組的損傷和功能障礙。
這台機器可以追蹤細菌自身基因中的外來遺傳物質,因為DNA以雙鏈形式存在(想象兩條交織的條帶),乙個“條帶”的“字母”序列完美地補充了另乙個“條帶”。 因此,如果我們從一條條帶上切下一塊,我們的細胞可以正確地從另一條條帶上再生缺失的字母序列。 當模板與細菌基因組中的序列匹配時,CRISPR Cas9 就知道需要將其移除。 通過為編輯複合體提供不同的模板,我們可以對其進行切割甚至插入任何型別的 DNA 序列,這使我們能夠去除病毒、插入保護基因或糾正受損基因等。
將基因插入細胞的另一種方法是對病毒進行修飾,去除其致病部分,並利用其“外殼”幫助某些基因產物進入我們的細胞,這被稱為基因遞送“病毒載體”方法。
研究
research
荷蘭的微生物學家在實驗室中使用不同型別的HIV感染細胞進行了測試,以驗證基因編輯機器是否足夠準確,僅針對人類DNA中的HIV前病毒序列,並且切割足夠精確,足以破壞細胞附近的DNA序列。
他們發現,編輯機制能夠精確定位靶標(原病毒序列),但切割導致前病毒序列周圍非病毒區域的DNA序列隨機缺失或新增。 這將對接受基因編輯的人類DNA產生直接影響**。 通過額外的實驗室方法,他們還確定了這些不需要的DNA變化的**。 原來,直接改變和破壞這些相鄰DNA序列的不是“編輯機”,而是細胞本身的DNA修復過程。
編輯機制在DNA分子的兩條鏈上產生缺口,將受損序列引入靶標(前病毒序列)。 雙鏈斷裂是細胞中危險的最強警告訊號之一,細胞具有多種機制來快速糾正斷裂並連線雙鏈DNA分子的末端。 有些機制非常有效,可以進行完整且非常準確的修復,而其他機制可能會影響修復的準確性。
在這種情況下,細胞使用了一種效率較低的DNA修復方法。 這似乎是新增或刪除這些錯誤序列的原因之一。
我們的DNA中有可以導致或促進癌症的基因(原癌基因)。 由於HIV在我們的基因中隨機分布,因此前病毒可能存在於原癌基因旁邊。 通常這些原癌基因是“沉默的”,所以它們什麼都不做;但是,如果在執行基因**時,如上所述新增或刪除DNA序列的過程發生在原癌基因旁邊,則它可能會被啟用。 這是**中研究人員強調的問題之一,這可能是基因編輯的直接或間接後果。
基因編輯的潛在和風險
the potential and risks of gene editing
目前有數十項試驗使用基因***治療多種疾病,包括正在進行的II期HIV**切除雙熱試驗。 該試驗使用了與本文所述完全相同的基因編輯技術。 美國的基因技術公司也在研究HIV的第一階段基因。 然而,在這些情況下,他們使用病毒載體使免疫細胞對病毒產生抗性。 他們取了相對少量的細胞,用載體修飾它們,培養它們,然後將它們送回體內。 因此,可以認為風險較小,因為它們不使用 CRISPR Cas9 進行基因編輯,而且它們也只在體外作用於有限數量的細胞。
到目前為止,已經取得了一些重大突破,例如“泡泡男孩”病,一種遺傳性免疫缺陷病,通常會導致嬰兒期死亡,以及使用基因編輯來對抗肌肉萎縮症甚至癌症的試驗。 所以,潛力是非常真實的,但風險呢?
對於任何型別的醫療干預,總是需要在風險和收益之間進行權衡;當然,沒有無風險的干預。 在某些情況下,例如晚期癌症或遺傳性疾病(如泡泡男孩病),其益處可能大大超過相關風險。 然而,對於像HIV這樣的疾病,大多數人在接受**後可以過上相對正常的生活,但風險和收益的平衡是不同的。
結論
conclusion
使用CRISPR Cas9進行基因編輯相對較新,其療效和風險尚未得到充分探索。 這項研究的結果表明,編輯機制能夠精確地找到目標,但編輯後的DNA修復過程似乎效率低下。 這可能導致我們DNA的突變,從而增加患疾病的風險,尤其是晚年患癌症的風險。
然而,我們必須記住,這些發現來自體外細胞培養物,可能無法提供實際發生情況的完整圖片。 在某種程度上,這些影響在實際的生物系統中可能更為明顯,因為我們體內的細胞數量是數十萬倍,因此出錯的可能性更高。 然而,在整個系統中,細胞的行為通常與實驗室培養皿不同,因此它們的DNA修復可能更有效。 此外,已知一些病毒感染(包括HIV)本身會增加患癌症的風險,因此如果不感染HIV,患癌症的風險可能會更大**。
遺傳學是乙個非常廣泛的領域,出現了越來越多的模式、方法和技術。 雖然本文只涉及CRISPR Cas9的最新發現,但它並沒有將風險推廣到其他方法。 無論如何,在得出任何結論之前,需要更多的研究來澄清所有這些問題。