三篇Cell子刊证实基因编辑的安全性

【字体: 时间:2014年07月11日 来源:生物通

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  对干细胞进行基因编辑,是近年来出现的新兴技术。这种技术有着巨大的医疗潜力,但它们的安全性也引起了许多人的担忧。人们担心基因编辑会降低干细胞的稳定性,使它们更容易突变。本期Cell Stem Cell杂志上发表的三篇文章告诉我们,这样的顾虑其实是没有必要的。

  

生物通报道:对干细胞进行基因编辑,是近年来出现的新兴技术。这种技术有着巨大的医疗潜力,但它们的安全性也引起了许多人的担忧。人们担心基因编辑会降低干细胞的稳定性,使它们更容易突变。本期Cell Stem Cell杂志上发表的三篇文章告诉我们,这样的顾虑其实是没有必要的。

美国Salk研究所、中科院生物物理研究所和华大基因进行合作,在疾病特异性的iPSC中进行了靶向性的基因矫正。他们发现,这种基因编辑对全基因组的突变负荷影响很小。

“对干细胞DNA进行精确编辑,大大加速了人类疾病和细胞疗法的相关研究,”Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说。“要将这种技术应用到临床,就需要先确定干细胞被编辑之后的安全性,比如干细胞基因组的稳定性和突变负荷(mutational load)。”

更改活细胞的DNA序列主要有两种途径:通过病毒载体将新基因送入细胞,以替代相应的DNA序列;或者使用TALENCRISPR/CAS9等核酸酶系统在特定位点切割DNA,让细胞的天然修复机制将新基因粘贴上去。(延伸阅读:Nucleic Acids Research:提高基因组编辑效率的新方法

此前,Belmonte实验室曾率先使用改良版腺病毒载体HDAdV,矫正镰状细胞病的致病突变,镰状细胞病是世界上最严重的血液病之一。他们通过HDAdV将干细胞中的突变基因替换为正常基因,这样的干细胞理论上可以输入患者骨髓,帮助机体生成健康的血细胞。不过在临床应用之前,需要明确基因编辑是否会带来细胞突变增多甚至癌变的风险。

为此,研究人员分别通过HDAdVTALEN矫正了镰状细胞病的iPSC,并对这些细胞进行全基因组测序。他们发现,细胞在基因编辑之后,随机突变的水平依然较低,和未经编辑的细胞差不多。

Cell Stem Cell杂志上同期发表的另外两项研究验证了上述结果。Johns Hopkins大学的Linzhao ChengZhaohui Ye领导团队,通过全基因组测序分析证明,对人类iPSC进行CRISPR/Cas9TALEN编辑具有很高的特异性。而哈佛大学的Kiran Musunuru等人则发现,CRISPR-Cas9 TALEN靶向编辑之后,人多能干细胞中的脱靶突变发生率很低。

这三项研究相互补充和印证,证实了基因编辑技术在干细胞治疗中的安全性。值得强调的是,这些结果并不意味着这种干细胞治疗不存在风险,而是说编辑过程不会降低干细胞的安全性。

 

生物通推荐原文:

Targeted Gene Correction Minimally Impacts Whole-Genome Mutational Load in Human-Disease-Specific Induced Pluripotent Stem Cell Clones

Whole-Genome Sequencing Analysis Reveals High Specificity of CRISPR/Cas9 and TALEN-Based Genome Editing in Human iPSCs

Low Incidence of Off-Target Mutations in Individual CRISPR-Cas9 and TALEN Targeted Human Stem Cell Clones Detected by Whole-Genome Sequencing

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