利用CRISPR剪掉某個基因的一部分而不是修正序列要相對容易。事實上,該策略已在一項阻止艾滋病病毒(HIV)感染的臨床努力中得到測驗,并且利用的是鋅指核酸酶。在這種治療方法中,核酸酶被用于敲除血液細胞中一個名為CCR5的受體基因。HIV利用該受體進入細胞。
不過,當CRISPR被用于修正某個基因,而不僅僅是剪掉一些DNA時,它并不能很好地發揮作用。這是因為細胞必須利用一個被稱為同源重組修復(HDR)的過程編輯DNA,而其只在分裂細胞中活躍。不幸的是體內大多數細胞通常并不會分裂。出于這一原因,ASGCT主席、美國國家心肺血液研究所基因治療研究人員Cynthia Dunbar認為,“敲除基因要比敲入基因并修正突變簡單很多。”
研究人員正致力于提出突破這一限制的方法。來自馬薩諸塞州布羅德研究所的CRISPR 研究人員Feng Zhang介紹說,針對HDR的基因存在于所有細胞中,問題在于如何將它們開啟。這或許可通過將一些藥物添加到細胞中,另一種方法則是尋找可替代Cas9系統、不依賴于HDR過程的方案。
未來任重道遠
關于CRISPR,討論zui多的安全風險是被期望剪下特定DNA序列的Cas9酶還將刪減基因組的其他部分,而這會帶來增加患癌風險的突變。研究人員正在迅速行動,讓CRISPR變得更具針對性。例如,今年1月,一家實驗室描述了對Cas9進行的可大幅減少脫靶效應的調整。在4月出版的《自然》雜志上,另一個團隊展示了如何讓這種酶在置換單個DNA堿基上更有效率。
不過,剪切直接導致的脫靶并非*的擔憂。盡管將CRISPR的“組件”作為蛋白或RNA運送進培養皿的細胞中是可行的,但迄今為止,研究人員通常只能利用病毒載體將針對Cas9的DNA運送到細胞中,從而使其在體內的組織中發揮作用。然而,Zhang介紹說,“在10~20年的時間里,這種酶仍將在那里徘徊。”這導致即便是針對性很強的Cas9,也會繼續進行脫靶剪切,而身體也將增加對這種酶的免疫反應。
如今,基因療法的專家仍對CRISPR保持著興奮,部分原因在于它能比基因轉移法治療更多遺傳性疾病。其中包括一些被修復的蛋白數量必須得到控制的免疫疾病。在其他情況下,比如鐮狀細胞疾病,病人將不會痊愈,除非細胞不再產生有缺陷蛋白。因此,僅添加某個基因是不夠的。
在看到自己的領域起起伏伏20多年后,基因治療領域的“老兵們”對利用CRISPR治療疾病的期望仍持謹慎態度。“無論何時出現了新技術,總會有很多人為之興奮。每個人都會覺得,它已作好了明天就能治愈病人的準備。”斯坦福大學基因治療研究人員Mark Kay表示,“但實際上,這肯定需要一段時間。