文章轉(zhuǎn)自生物探索：

CRISPR基因編輯無疑是本世紀(jì)以來最受矚目的生物技術(shù)之一。CRISPR可以用來做什么？如何來實(shí)現(xiàn)這一過程？這大概是人們目前對(duì)這項(xiàng)技術(shù)最關(guān)心的問題。3月28日，在Cell網(wǎng)站Crosstalk專欄上的一篇文章中，Trends in Biotechnology雜志的編輯Matt Pavlovich就CRISPR目前所面臨的一些問題進(jìn)行了探討。

CRISPR療法面臨的一些問題及改進(jìn)策略

在分子和細(xì)胞生物學(xué)家眼中，最緊迫的問題大概是如何將實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的基因編輯轉(zhuǎn)化為療法。首先，確保設(shè)計(jì)的CRISPR治療藥物編輯正確的DNA序列至關(guān)重要。與其他修改基因組的方式相比，CRISPR的一大優(yōu)勢(shì)就是特異性：進(jìn)行編輯工作的Cas9酶可以被引導(dǎo)到基因組的特定位點(diǎn)，突變、刪除或插入DNA。但CRISPR/Cas9系統(tǒng)同樣也存在脫靶效應(yīng)這樣的問題。目前，預(yù)測(cè)脫靶效應(yīng)仍然具有挑戰(zhàn)性，用早期基因組編輯先驅(qū)，哈佛遺傳學(xué)家George Church的話來說，“我們所謂的基因組編輯絕大部分實(shí)際上都是對(duì)基因組的破壞?！?

即使可以將DNA的任意序列插入到基因組的目的位點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室的細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)這一操作比在動(dòng)物或人類中要容易得多。在活器官中引導(dǎo)蛋白質(zhì)或一系列遺傳物質(zhì)進(jìn)入目的細(xì)胞或組織，將會(huì)面臨著遞送和動(dòng)力學(xué)問題的巨大挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)的CRISPR藥物將如何達(dá)到身體的靶點(diǎn)，它到達(dá)那里后能夠以多快的速度進(jìn)行編輯？就好比某些常規(guī)藥物對(duì)全身起作用，而另一些藥物特異性更強(qiáng)，某些被設(shè)計(jì)為盡可能快地起效，而另一些被配制為緩釋制劑，CRISPR藥物同樣需要在分子和藥理學(xué)水平上進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。

盡管存在這些挑戰(zhàn)，但仍舊有一些尚未發(fā)表的研究透露了一些CRISPR治療藥物的希望。一項(xiàng)報(bào)告特別提到，只有10％的細(xì)胞群體被成功編輯才足以扭轉(zhuǎn)疾病狀態(tài)。

那么，基因編輯還能如何改進(jìn)呢？一種普遍的策略將目光聚焦在Cas9酶上。目前使用的Cas9來自特定的鏈球菌細(xì)菌，這些蛋白質(zhì)有許多其他突變體。一些突變體可能通過更加深入地研究微生物基因組被發(fā)現(xiàn)，還有一些可以通過在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)造新型Cas蛋白質(zhì)獲得，另一些Cas之外的其他蛋白質(zhì)家族也能夠巧妙通過不同的方式編輯基因組。與Cas9一樣，未來的挑戰(zhàn)在于弄清楚這些蛋白質(zhì)可以做什么，如何實(shí)現(xiàn)這一過程。

倫理問題無法忽視

不過，基因組編輯中最困難的問題也許不是生物與技術(shù)，而是哲學(xué)層面的?；蚪M編輯能夠引起深遠(yuǎn)的變化，特別是當(dāng)應(yīng)用于可能傳給下一代的基因組時(shí)。國家科學(xué)院建議，如果沒有廣泛的社會(huì)共識(shí)，這種種系編輯或人類胚胎編輯就不能執(zhí)行。而倫理學(xué)們家制定的標(biāo)準(zhǔn)是如此模糊及苛刻，幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。即使進(jìn)行了這樣的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于孩子和整個(gè)領(lǐng)域來說，風(fēng)險(xiǎn)也將是巨大的：一個(gè)不可預(yù)見的悲劇性結(jié)果可能讓科學(xué)界和公眾很長(zhǎng)一段時(shí)間都對(duì)基因組編輯感到反感。

基因編輯相關(guān)的倫理問題不止種系或胚胎編輯方面。與媒體和公眾的溝通以及政策法律問題也值得仔細(xì)考慮。而對(duì)于正在開發(fā)基因工程工具的科學(xué)家來說，研究人員預(yù)先考慮技術(shù)潛在濫用的職責(zé)是什么？到目前為止，基因組編輯的道德準(zhǔn)則和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于技術(shù)本身。

CRISPR的廣泛應(yīng)用

當(dāng)然，治療不是基因組編輯的唯一應(yīng)用，醫(yī)生也不是唯一可以從這項(xiàng)技術(shù)中受益的人。具有化學(xué)工程背景的Matt Pavlovich對(duì) CRISPR編輯細(xì)菌基因組尤為感興趣，他認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)可能徹底改變從生物燃料到啤酒生產(chǎn)的一切工業(yè)發(fā)酵過程。合成生物學(xué)家也看到巨大的機(jī)遇，他們能借助這項(xiàng)工具更好地了解并操縱信號(hào)網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控元件?；蚓庉嫗槟切┫Ｍ芯緿NA結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)科學(xué)和DNA酶機(jī)制的細(xì)胞生物學(xué)家也提供了一個(gè)平臺(tái)。

參考資料：

What can we actually do (and what should we do) with genome editing?