基因编辑技术成熟了吗？什么时候才会在医院到处见到改造基因呢？

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基因编辑技术成熟了吗？什么时候才会在医院到处见到改造基因呢？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/419129060

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基因编辑就像大多数的科学技术一样，是一把双刃剑。如同枪的发明，是人身安全的重要保障，也是很多地方刑罚的必需品，但永远都有争议。
如果说用在科学研究里，基因编辑可以说已经相当成熟了，对序列进行各种改编、敲除、转入都有很高成功率，尤其是普通敲除，一波老鼠做下来几乎100%拿到想要的基因敲除老鼠。对于精确度要求比较高的敲入或者改编，成功率要低一些，有时候会被迫接受不完美的编辑鼠，比如在期待的编辑上非特异缺失或增加了一些部分，只要在应用上没有重大影响（存活，表型，功能），也就继续用了。同时，我们也没有极其在意脱靶效应，按照概率来说，与野生型繁殖几代，很多脱靶编辑位点会被慢慢稀释、清除。
这些科研上的容忍，在临床上是不可忍受的。所以技术层面来说，基因编辑在临床上大规模使用还为时尚早。
目前有应用在干细胞编辑治疗一些血液、淋巴疾病，基础是有大量细胞可以筛选，直到获得完美编辑，并且，这些生物系统都存在能够被干细胞自然更新取代的特征。所以干细胞是“各种编辑”有意义的理论前提，并不是一种编辑操作可以对全身细胞同时进行改造。
想“整体改造”就只有对受精卵进行编辑，在很多科幻片中出现过，涉及伦理问题，在发达社会更是要受严密调控与管制。
无论什么情况的基因编辑，都不会像整容一样出现“到处可见”。

长长的路

基因编辑技术确实还不成熟，一方面是 @赵泠 说的，技术本身的不成熟性。CRISPR/cas9是目前用得最多的，也是性价比最高的，但是并不是脱靶率最低的。当然，除了基因编辑技术本身的脱靶率，我们也可以通过筛选胚胎来挑选没脱靶的那个。遗憾的是，单细胞测序技术仍然不能保证满意的检测到胚胎中的每一段DNA，覆盖率并非99%；甚至我们现在对于基因的了解也并不足以让我们知道每一个突变的意义（看看clinvar就知道，功能不明的突变远多于良性或致病突变）。
另一方面是伦理和监管问题。CRISPR/cas9用起来是非常方便的，基本上分子生物学专业的硕士生，甚至是大学生都可以操作。而它的影响又非常深远，一旦基因编辑婴儿出生，要想逆转突变的效应是非常困难的，只能终生服用RNA类药物。说白了，这玩意的监管是比照精神类药品的，就算要搞也只能是白名单，一旦放开必定群魔乱舞。贺健奎为什么那么多人喷，就是因为他做了我们每一个生物狗都能做而不敢做的事情，而且从他公开的方法来看一点也不出奇，并没有规避我在上一段提到的风险。

感恩由您

【1】Nature Communications ：CRISPR基因编辑会导致可遗传的基因组结构突变
2022年02月09日报道，近日，瑞典乌普萨拉大学的研究人员在 Nature 子刊 Nature Communications 发表了题为：CRISPR-Cas9 induces large structural variants at on-target and off-target sites in vivo that segregate across generations 的研究论文。 该研究证实，CRISPR-Cas9基因编辑会导致DNA发生不可预见的结构突变，而且这些结构突变可以被下一代遗传。 这项研究再次提醒了我们，将CRISPR-Cas9应用于临床治疗前要谨慎和仔细验证。

此外，该研究还发现，第一代斑马鱼出现的这些无法预料的基因组突变，遗传给了后代，第二代斑马鱼中有26%携带了脱靶突变，9%携带了结构突变。 这项研究还有一个重要发现，这些经过CRISPR-Cas9基因编辑的第一代斑马鱼是嵌合型的，它们产生的生殖细胞同样也是嵌合型的，而它们是在受精卵的单细胞阶段进行的基因编辑，理论上不应该是嵌合型，这可能是由于受精卵后续分裂中继续受到了基因编辑，或分裂产生的细胞产生了不同水平的DNA修复，从而导致了这种结果。 研究团队表示，知道CRISPR-Cas9导致的这些意外突变是可遗传的很重要，因为这些突变可能会对后代的生长产生长期影响。但需要指出的是，只有在对胚胎或生殖细胞进行基因编辑时才会出现这种情况，目前的CRISPR基因编辑临床试验都是对特定的组织或器官进行基因编辑，不涉及胚胎和生殖细胞。

原文：CRISPR-Cas9 induces large structural variants at on-target and off-target sites in vivo that segregate across generations

【2】神经系统或受损伤系新冠后遗症 科学家提供新证据！

2022年02月08日报道，近日，斯坦福大学研究者在bioRxiv发表文章“Mild respiratory SARS-CoV-2 infection can cause multi-lineage cellular dysregulation and myelin loss in the brain”。该研究说明了癌症治疗后和SARS-CoV-2感染后的神经病理生理学之间的惊人相似性，并阐明了即使是轻微的SARS-CoV-2感染，也可能导致持续神经系统症状的细胞缺陷。




本研究发现说明了癌症治疗和SARS-CoV-2感染后明显的多细胞失调的许多病理生理学上的相似之处，包括白质小胶质细胞反应性，神经前体细胞群体的失调，海马神经发生的减少，髓鞘少突胶质细胞的耗尽和髓鞘的丢失。结果表明，在癌症治疗和SARS-CoV-2感染后，多细胞失调明显，包括白质小胶质细胞反应性，神经前体细胞群体的失调，海马神经发生的减少，髓鞘少突胶质细胞的耗尽和髓鞘的丢失。

参考文献： Anthony Fernández-Castañeda et al. Mild respiratory SARS-CoV-2 infection can cause multi-lineage cellular dysregulation and myelin loss in the brain. bioRxiv. 2022 Jan 10;2022.01.07.475453. doi: 10.1101/2022.01.07.475453.

【3】Science：利用CRISPRa和CRISPRi揭示对人类T细胞功能至关重要的基因

2022年2月6日报道，在一项新的研究中，来自美国格拉德斯通研究所和加州大学旧金山分校的研究人员利用CRISPR-Cas9系统强行激活而不是编辑人类免疫细胞中的基因。这种称为CRISPR激活（CRISPR activation, CRISPRa）的方法让他们比以前更彻底、更迅速地发现在免疫细胞生物学中发挥作用的基因。相关研究结果发表在2022年2月4日的Science期刊上，论文标题为“CRISPR activation and interference screens decode stimulation responses in primary human T cells”。

论文通讯作者、格拉德斯通-加州大学旧金山分校基因组免疫学研究所主任Alex Marson博士说，“这是一个令人兴奋的突破，将加速免疫治疗研究。这些CRISPRa实验为了解哪些基因对免疫细胞的每项功能都很重要提供了可靠线索。反过来，这将使我们对如何从遗传上改变免疫细胞有新的认识，以便它们能够成为治疗癌症和自身免疫性疾病的方法。”

Marson实验室如今正在研究他们筛选出的一些基因，并努力进一步利用CRISPRa和CRISPRi来发现控制人类免疫细胞中其他关键特征的基因。 Marson说，“与格拉德斯通-加州大学旧金山分校基因组免疫学研究所、创新基因组学研究所和加州大学旧金山分校活体治疗计划合作，我们的团队如今希望利用我们的新指导手册来构建合成基因程序，这些基因程序可以通过CRISPR基因工程设计成下一代细胞免疫疗法来治疗一系列疾病。”

原文：Ralf Schmidt et al. CRISPR activation and interference screens decode stimulation responses in primary human T cells. Science, 2022, doi:10.1126/science.abj4008.

【4】Cell Discovery：人类三原核胚胎中进行线粒体DNA碱基编辑取得成功

2022年02月06日报道，近期，Cell Discovery 期刊发表了DdCBE-mediated mitochondrial base editing in human 3PN embryos 。通讯作者为：南京市妇幼保健院许争锋、沈斌、凌秀凤。该研究首次证明了在人类三原核（3PN）胚胎中进行DdCBE介导的线粒体DNA碱基编辑的可行性，表明在人类早期胚胎阶段对线粒体DNA致病突变进行校正的可能性。

该研究验证了DdCBE可以修复线粒体DNA中一系列致病性碱基突变，从而达到治疗的目的。但同时检测到了在三原核（3PN）胚胎的线粒体DNA中存在脱靶问题，虽然这些脱靶可能不足以产生表型，但这也提醒了我们DdCBE线粒体碱基编辑工具还需要进一步优化以满足临床要求。

原文：DdCBE-mediated mitochondrial base editing in human 3PN embryos 。

【5】Cell Discovery：实现在人类胚胎中的线粒体基因编辑
2022年02月06日报道， 近期，Cell Discovery 期刊发表了Human cleaving embryos enable efficient mitochondrial base-editing with DdCBE 。通讯作者为上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院章美玲、李文，中科院脑科学与智能技术卓越创新中心杨辉。 该论文表明，DdCBE是一种有效的碱基编辑器，可在人类胚胎线粒体DNA中诱导点突变，并且在8细胞胚胎中的效率要高得多。8细胞注射方法可以帮助生成线粒体疾病模型以及衍生的胚胎干细胞，用于对线粒体DNA中与疾病相关的基因突变进行功能研究。 该研究中使用的人类胚胎是来自健康人的临床丢弃的三原核（3PN）胚胎和二原核（2PN）胚胎。因此，需要进一步研究以测试DdCBE在纠正供体患者胚胎线粒体DNA致病基因突变的能力，这可能为预防可遗传的线粒体DNA突变导致出生后无法治疗的线粒体疾病提供替代方法。 此外，论文作者指出，考虑到可能存在的旁观者效应和脱靶效应进行进一步优化，以用于未来的基础研究和临床治疗。

【6】CRISPR筛查数据的综合分析为优化癌症免疫治疗发现了新的机遇
2022年01月19日报道，在这项研究中，对肿瘤免疫相关功能筛查进行了全面的数据收集。利用大规模基因组数据集进行综合分析。




通过利用广泛的筛查数据以及来自TCGA和ICB治疗队列的分子和临床数据，这项研究确定了一种新的免疫治疗靶点、一个预测性标记和几种免疫治疗组合的候选药物。重要的是，本研究加深了我们对肿瘤免疫的认识，为今后肿瘤免疫治疗的研究提供了基础。

原文：Yan Li et al. Integrative analysis of CRISPR screening data uncovers new opportunities for optimizing cancer immunotherapy. Mol Cancer. 2022 Jan 2;21(1):2. doi: 10.1186/s12943-021-01462-z.

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基因编辑技术应用于基因组研究，改造基因组比较成熟了，但是最终成药，安全有效的广泛应用于患者，临床试验还有一段路要走，但是已经有几例临床试验在进行了，安全性和疗效临床数据都比较积极，很多基因编辑药物公司也拿到了非常多的融资，可见此方向是未来大势所趋。详细信息推荐阅读微信公众号“细胞与基因治疗领域”的文章，如下：
基因编辑有望让大龄患者告别地贫！广西已通过基因疗法治愈三名患儿CRISPR疗法的突破与挑战，CRISPR市场前景一片大好首个体内基因编辑技术疗效初现 开创遗传疾病治疗新局面

队长是我

还不行。2020年9月3日，由十国科研机构派出的十八位代表组成的人类生殖系基因组编辑临床应用国际委员会发表报告称，可遗传人类基因组编辑（HHGE）当前还达不到安全有效地应用于人类的相关标准，各国在决定是否批准这类技术进入临床应用前，应展开广泛的讨论并进行严格监督。
编辑人类胚胎的主要危险在于会出现意想不到的“脱靶效应”，而且这些DNA变化在胚胎植入母体前无法检测。
尽管如此，在美国等地，不属于科研机构和企业的个人与小团体在自己家或临时活动场所进行基因编辑实验、对自己的身体和宠物进行基因编辑的行为已经存在。基因编辑技术门槛并不高，你可以在网络上学到操作方法、买到需要的药物和器材。为了防止生物恐怖主义，这方面的规制在逐渐增加，但你是知道的，那些国家无法有效地禁止多少东西。
至于“在医院到处见到”，就现在的基因编辑效果和基因认知程度，我建议你洗洗睡，今晚就可以见到：梦里什么都有。
现在有许多基于CRISPR/cas9的基因编辑实验方法、治疗方法，单碱基编辑器、Cas转座及重组酶系统、引导编辑器也可以使用[1]，已经有一些转基因家禽·家畜·农作物用上了，人也能接受一些限定范围内的基因治疗。伦理道德是可以改变的，生产力决定生产关系，经济基础决定上层建筑。你要让人们广泛地信任基因编辑的话，得先让转基因非人生物在工业生产、医疗、灭害等任务中显示出足够大的成功。

• 例如要是基因编辑技术用病毒也好细菌也好什么方法也好总之把老鼠、蚊子、血吸虫、疟原虫之类玩意给干灭绝了，人们对待基因编辑就不会是现在这个态度了。这些普遍地存在于地球上、被许多人以为不可抛弃的物种在被干挺之后，会显示出它们的整个存在史的终极的无意义，作为证据让人们理解：时代变了。
  

利用锌指核酸酶、转录激活样效应因子核酸酶、原核生物获得性病毒防御复合体CRISPR/Cas9进行基因编辑的技术被Nature Methods选为2011年年度技术，但前两者问题多多价格高。
便宜、目标范围广的CRISPR/Cas9继而被Science选为2012年和2013年的年度重要技术突破第二名、2015年的年度重要技术突破第一名，还在2014年和2016年被《麻省理工科技评论》评为10项突破技术之一。其广泛脱靶的问题也有一些改进。
到2017年，已有九类酶可用于基因编辑技术，用得最多的就是CRISPR/Cas9。
2018年底，中国科学家贺建奎声称通过CRISPR/Cas9技术实现了对两名婴儿的CCR5基因编辑、使其获得艾滋病免疫力，该变异在人群中自然存在，若是正确地操作，不会构成什么问题。这件事起初被作为正面新闻报道，但后续调查发现贺建奎的一系列行为严重违法违规，操作严重脱靶、可能无效。结果贺建奎锒铛入狱，为“在医院到处见到改造基因”这件事起了完全的反作用。可以参照此处：
半年前被基因编辑的两个婴儿是怎么处置的？贺建奎的问题不是某些人幻想的所谓“影响人类的基因纯洁”[2]，而是他的过程违法违规、手段不可靠、结果可能无效。如果你对这些不在意，你可以自己改造自己的基因。