Nature:CRISPR–Cas9技術出問題了?其或許無法得到與古老技術完全...

2020-11-24 生物谷

2017年4月10日 訊 /生物谷BIOON/ --Jason Sheltzer，一位來自冷泉港實驗室的癌症生物學家，目前他正在尋找參與腫瘤生長的基因，他和同事們計劃利用當前最流行的基因編輯工具—CRISPR–Cas9使得基因失活，隨後尋找那些能夠降低癌細胞擴增比率的改變，但他們首先需要得到一個能夠產生相同效應的控制基因。

名為MELK的基因似乎是最理想的，有大量證據表明該基因對於癌細胞增殖非常重要，而且目前正在進行的臨床試驗也在檢測能夠抑制MELK蛋白的新型藥物；但利用CRISPR–Cas9技術使基因失活後並沒有產生任何效應，這似乎就不太利於實驗進一步深入地進行下去了，而這或許也會讓目前進行的一切實驗停止。

帶著這個疑問和結果，研究者Sheltzer和其研究團隊加入到了一個擴大的實驗室研究計劃中，該實驗室的研究目的就是對實驗進行重複和再評估，CRISPR–Cas9技術的廣泛使用無意中也揭開了此前利用古老技術所收集到的數據的錯誤和偏差；4月3日，Sheltzer在美國癌症研究協會年度會議（AACR）上闡述了他們的研究結果，該研究結果已於近日發表在了國際雜誌eLife上。史丹福大學的研究者Michael Bassik指出，目前我們還有大量的工作要做，僅僅是利用其它的方法來重複相同的實驗，從公平的角度而言，我覺得我們可以得到更好的數據和結果。

問題的規模

麻薩諸塞大學醫學院的研究者Nathan Lawson就是系統性描述上述問題的一員，2015年他們通過兩種方法對比了在斑馬魚中的研究結果，即利用鋅指核酸酶敲除基因，同時利用分子工具morpholinos來降低基因的表達。結果發現，他們所檢測的20個基因中有一半都得到了不同的結果，此外，通過遺傳資料庫和morpholinos相關文獻的篩選，結果表明，利用morpholinos實驗所發表的研究結果中80%的相關遺傳突變的數據都無法重複。

Lawson說道，一些從事斑馬魚研究的科學家們表示，他們非常歡迎這類文章，因為其能夠迫使研究群體去面對並且解決當前所出現的問題，但是有些人卻不高興了，他們會認為這會毀了這塊研究領域。類似的衝突在其它有機體的研究也慢慢出現了，在對模式生物擬南芥的研究中，利用CRISPR–Cas9技術研究者們發現了一種此前被認為能夠介導植物生長素效應的蛋白實際上或許並不會扮演這種功能；在果蠅和人類細胞的研究中，利用RNA幹擾和其它突變技術進行大量的篩選研究如今也表現出了這些技術之間廣泛的差異性。

研究者Lawson表示，所有的方法都有其局限性，除了目標靶點基因外，RNA幹擾還會偶然間改變其它基因的表達，幹擾細胞內部的RNA「加工機器」有時候會影響涉及RNA的細胞系統；與此同時CRISPR–Cas9技術就需要斷裂的DNA，其能夠誘發細胞產生其它反應，包括細胞自殺，而且該技術還能夠在非計劃的靶點對DNA進行切割。

返璞歸真

RNA幹擾和遺傳篩查所產生的不一致結果並不總是意味著一種方法是正確的而其它方法是錯誤的，研究者Bassik表示，有些細胞或許會對遺傳改變的反應完全不同，這種遺傳改變會清除基因的表達，而其通常也是CRISPR–Cas9技術的一個目標。但通常情況下，引發不一致性的罪魁禍首能夠被追溯到RNA幹擾所帶來的潛在脫靶效應。

以MELK為例，CRISPR–Cas9的結果尤其值得關注，因為其能夠確定臨床實驗的科學基礎，但埃默裡大學的研究者Carlos Moreno認為，研究者Sheltzer的研究小組所得到的研究結果僅表明MELK似乎並不會在癌細胞分裂過程中扮演關鍵角色，這或許會讓我們聯繫到MELK的其它方面，比如其會讓癌細胞對放療變得非常耐受。

目前很多已經被開發的成功藥物或許背後都存在著一些錯誤的科學假說，比如，臨床上MELK抑制劑或許也會通過一些其它機制來發揮作用；當然如果臨床試驗表現出了積極的結果，我們並沒有理由去終止這些試驗，有時候我們或許並不能把嬰兒連同洗澡水一起倒掉。（生物谷Bioon.com）

本文系生物谷原創編譯整理，歡迎個人轉發，網站轉載請註明來源「生物谷」，商業授權請聯繫我們 。更多資訊請下載生物谷 app.

參考資料：

【1】CRISPR studies muddy results of older gene research

【2】CRISPR/Cas9 mutagenesis invalidates a putative cancer dependency targeted in on-going clinical trials.

Elife    doi： 10.7554/eLife.24179

【3】Reverse genetic screening reveals poor correlation between morpholino-induced and mutant phenotypes in zebrafish.

Dev Cell     doi： 10.1016/j.devcel.2014.11.018

【4】Auxin binding protein 1 (ABP1) is not required for either auxin signaling or Arabidopsis development.

Proc Natl Acad Sci U S A    doi： 10.1073/pnas.1500365112

【5】Systematic comparison of CRISPR/Cas9 and RNAi screens for essential genes.

Nat Biotechnol     doi： 10.1038/nbt.3567

【6】EZH2 protects glioma stem cells from radiation-induced cell death in a MELK/FOXM1-dependent manner.

Stem Cell Reports    doi： 10.1016/j.stemcr.2014.12.006

相關焦點

  • 【重磅消息】MIT和哈佛共建CRISPR-Cas9全球專利技術共享平臺丨醫...
    現在，隨著CRISPR/Cas9基因編輯系統逐漸進化，並趨於成熟，商業化道路也漸漸明朗起來，然而關於這項技術的專利問題還有待完善。　　　　而且根據研究所的說法，其提交討論的專利不僅包括與CRISPR/Cas9相關的專利，還包括與CRISPR相關的「更廣泛相關」的專利和與該技術有關的應用。　　此次提交也包括張鋒的專利　　22項專利中所涉及的與CRISPR技術有關的12項專利，發明人是Broad研究所的張鋒博士。
  • 【綜述】治療性CRISPR/cas9技術研究進展
    在 Crispr/cas9 之前，主要是用鋅指核酸酶和 TALEN 技術進行 DNA 編輯。但是，涉及這種特異性識別DNA序列的蛋白基序非常耗時，這嚴重影響了技術的發展[7, 8]。Crispr/cas9技術具有鋅指核酸酶和TALEN技術無法比擬的可操作性，廣泛應用於各種物種的DNA編輯，包括人和靈長動物[9-12]。
  • 2019國自然熱門寵兒——CRISPR/Cas9技術
    額，可能暫且還沒有數據來證明，但是——眾所周知，SCI是國自然的敲門磚，CRISPR/Cas自誕生以來，迅速發展，已經成為生命科學領域最耀眼、最有前景的技術，並且，據統計，使用了CRISPR技術的已發表的SCI文章大部分是10+的水平，影響因子普遍較高，所以，CRISPR/Cas9
  • CRISPR-Cas9基因編輯技術:熱度背後的冷思考
    但是，脫靶效應這一有爭議的老問題一直影響著CRISPR/Cas9系統的應用。從以上這些充滿爭議性的研究可以看出，在應用CRISPR/Cas9技術時，其脫靶效應仍需謹慎考慮。綜合來看，現階段修飾準確、效果穩定、脫靶率極低的ES打靶技術仍是研究者的較優選擇。
  • 意想不到的突變,CRISPR-Cas9的應用仍然是任重道遠
    在這三項的獨立研究中，科學家使用CRISPR-Cas9基因編輯系統修復對胎兒發育有顯著影響的突變，已知的致盲突變和已知的導致心臟問題的突變在這三個病例中，在靶點附近發現了幾個意想不到的突變位點。近年來，科學家一直在實驗室動物中使用CRISPR-Cas9基因編輯技術，以測試其在人類中安全使用的可能性。
  • CRISPR-Cas9應用依舊任重道遠
    在這三項獨立的研究中，科學家們利用CRISPR-Cas9基因編輯系統分別修復了對胎兒發育有重大影響的突變、已知的致盲突變和已知會導致心臟問題的突變，結果發現，第一個案例的靶位點附近出現了大量不希望發生的變化，第二個案例中出現了染色體的大片段缺失，而第三個案例的靶位點附近也出現了多個意外的突變位點。
  • 什麼是CRISPR cas9基因編輯技術?
    參考---什麼是CRISPR cas9基因編輯技術？
  • 如何運用CRISPR-cas9基因編輯技術發高分文章?
    最近「基因編輯嬰兒問世」事件引起了業內強烈的轟動，在該項研究中賀建奎採用了CRISPR-cas9技術對胚胎進行編輯，用5微米、約頭髮二十分之一細的針把Cas9蛋白和特定的引導序列注射到還處於單細胞的受精卵裡，來達到預防HIV病毒的目的。
  • 基因編輯技術-CRISPR/Cas9
    細菌通過這些基因片段來偵測並抵抗相同病毒的攻擊，並摧毀其DNA。這類基因組是細菌免疫系統的關鍵組成部分。CRISPR/Cas9最基礎的技術應用就是基因敲除。如果在基因的上下遊各設計一條嚮導RNA（嚮導RNA1，嚮導RNA2），將其與含有Cas9蛋白編碼基因的質粒一同轉入細胞中，嚮導RNA通過鹼基互補配對可以靶向PAM附近的目標序列，Cas9蛋白會使該基因上下遊的DNA雙鏈斷裂。而生物體自身存在著DNA損傷修復的應答機制，會將斷裂上下遊兩端的序列連接起來，從而實現了細胞中目標基因的敲除。
  • Gene KO Mediated by CRISPR-Cas9 System (Cas9-2hitKO)
    更為重要的是，Ryan願意無償分享cas9系統的全套載體，還可以抽空指導大家實驗。小白們快加入實驗小白微信群和Ryan學習技術吧!What is the CRISPR-Cas9 system?To achieve higher knockout efficiency, vector carrying one cas9 protein and two guide RNA expressing cassettes is generated.
  • PNAS:構建出提高CRISPR-Cas9基因編輯精確度的新變體---SaCas9-HF
    2019年10月13日訊/生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自中國香港城市大學的研究人員開發出基因編輯技術CRISPR-Cas9的一種新變體，它有潛力在人類基因治療期間提高基因編輯的精確度。相比於野生型CRISPR-Cas9，這種新變體降低了DNA中出現的意外變化，這表明它可能在需要高精確度的基因療法中發揮作用。
  • CRISPR-Cas9基因編輯技術或許並沒有我們想像中那麼精確
    科學家們進行基因編輯就是希望其能夠幫助治癒和糾正某些疾病，而且截至目前為止，也已經有很多成功的報導，比如治療小鼠耳聾、以及修飾細胞來治療癌症等。目前有17項臨床試驗正在對人類疾病運用這項基因編輯技術，包括白血病、腦癌和鐮刀細胞貧血症。在將CRISPR技術引入到臨床中治療癌症或先天性障礙之前，研究人員就必須解決該技術的安全性和準確性的問題。
  • 科普:基因編輯技術和CRISPR
    你知道基因編輯技術嗎？你知道CRISPR技術嗎？你知道20年前的基因編輯核心技術都被掌握在同一家公司手裡嗎？這種結構既穩定又有活力，而且能夠解釋以往出現的幾乎所有問題。然而問題還是出現了：我們如何對這樣完美的結構進行準確的剪切和編輯呢？基因編輯最開始，我們使用了同源重組技術來編輯細胞基因組。同源重組是在DNA的兩條相似（同源）鏈之間遺傳信息的交換（重組）。
  • CRISPR/Cas9基因編輯技術!珍藏版protocol!
    那麼神奇的CRISPR/Cas9基因編輯技術到底是如何發揮如此強大的作用的呢？今天，我將帶領大家一起學習CRISPR/Cas9基因編輯技術！CRISPR/Cas9基因編輯技術是由RNA介導的Cas9核苷酸內切酶靶向切割DNA雙鏈的技術。
  • CRISPR/Cas9技術,路在何方?
    但這一基因編輯技術也引發了科學家們的憂慮。據美國趣味科學網站報導，有科學家擔心，這一新工具是否會導致父母預定「設計嬰兒」？在病人身上使用是否會導致無法預知的危險後果？鑑於這項技術可能會被濫用或錯用，因此，有資深科學家撰文呼籲暫停某些與這項技術有關的新研究，直到制定出相應的倫理指導方針。
  • Science子刊:基因編輯工具CRISPR-Cas9遭遇新挫折!新研究揭示它可...
    圖片來自CRISPR-Cas9是一種在過去十年中開發的基因編輯技術。它切割出基因組中不需要的部分，並插入新的DNA片段。人們已經進行了許多研究來測試這種技術，以期有一天可以將它用於修復導致疾病的遺傳缺陷。有關脫靶編輯的報導阻礙了這一目標的實現，這導致了旨在阻止脫靶編輯的新研究。在這項新的研究中，這些研究人員發現這種技術還可以導致大量不想要的DNA重複。
  • CRISPR-Cas9基因編輯技術治療癌症、HIV等疾病研究進展
    作為生物技術研究領域的革命性工具，CRISPR/Cas9在生物醫學研究上有著其廣泛的用途，其可以實現對細胞基因組中特定位點的DNA進行切割，如今研究人員就發現了一種方法，能夠利用該技術診斷並且使得癌症突變失活，從而加速癌症領域的研究。
  • Immunity:免疫學「大牛」教你如何應用CRISPR/Cas9
    ，並對應用該技術解決免疫學難題提出了一些參考建議 。 相比於ZFN和TALEN技術的操作複雜性，cas9隻需依靠人工合成的sgRNA即可發揮作用，因此CRISPR-Cas9技術正快速成為基因打靶的主要方法。
  • 5 分鐘學會 cas9 基因敲除——原來設計方案如此簡單
    設計成對 sgRNA 序列打開網站 http://crispr.mit.edu，將基因名稱，郵箱，第二外顯子序列輸入到對話框，點擊 Agree分析成對 sgRNA 序列打開 http://www.oligoevaluator.com，將 sgRNA 輸入，點擊 Calcute，得到基因分析
  • Nature:科學家利用CRISPR-Cas9技術成功構建出細胞疾病模型
    研究者Marc Tessier-Lavigne說道，這種新型技術可以幫助科學家們直接精確地將引發疾病發生的基因植入細胞中，從而獲取細胞模型來進行更為深入的研究，這就為後期開發一系列人類疾病的新型療法提供了新的希望，比如治療阿爾茲海默氏症等。