由SanfordBurnhamPrebys的研究人員領導的一項綜合研究表明，使用CRISPR-Cas9技術進行基因編輯，特別是基因敲除(KO)，可以有利于具有與癌癥相關的p53或KRAS基因突變形式的細胞。研究人員表示，這些發現凸顯了監測接受基于CRISPR-Cas9基因治療的患者是否存在癌癥相關突變的必要性。

“我們的研究表明，在許多不同的細胞類型中，CRISPR基因編輯可以為含有與癌癥相關的基因(例如p53和KRAS)突變的細胞賦予選擇性優勢，”共同高級作者、助理教授AniDeshpande博士說。位于SanfordBurnhamPrebys的NCI指定癌癥中心。“我們已經證明，當使用CRISPR-Cas9編輯基因組時，具有癌癥相關突變的細胞可能會被選擇存活下來，而且這種情況比科學家之前理解的更為普遍。”

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Deshpande及其同事在《自然通訊》上發表了一篇題為“CRISPR-Cas9基因組編輯過程中致癌突變選擇的系統全基因組圖譜”的論文，報告了他們的研究。

CRISPR-Cas9的工作原理是在DNA序列中的特定點創建雙鏈DNA斷裂，使科學家能夠定位和編輯特定基因。該技術廣泛應用于生物學研究。然而，正如作者指出的那樣，“除了對生物學研究的影響之外，基于CRISPR的方法還被考慮用于醫學領域的各種應用，從原代細胞的修復性編輯到開發治療包括癌癥在內的各種遺傳疾病的新策略。”。

然而，基于CRISPR技術的臨床試驗因潛在風險而被推遲，例如脫靶效應、染色體意外變化或免疫原性問題。“其他研究表明，基于CRISPR-Cas9的基因敲除(CRISPR-KO)過程中誘導的雙鏈斷裂(DSB)可導致DNA損傷反應，其水平可能與目標基因的拷貝數相關，也可能與目標基因的拷貝數相關。在某些情況下，該地區發生了結構性重組，”該團隊繼續說道。

如果出現基因組錯誤，p53基因會停止細胞分裂并嘗試糾正問題。如果錯誤無法修復，p53將在細胞癌變之前啟動程序性細胞死亡。這使得p53成為一個關鍵的抗癌基因，失去其功能會使人們更容易患腫瘤。“p53基因非常重要，以至于它實際上被稱為‘基因組的守護者’，”Deshpande說。p53基因通過阻止細胞生長來響應雙鏈斷裂(DSB)，這意味著經過CRISPR的細胞生長和分裂的效率會降低。然而，這也意味著p53基因中預先存在突變的細胞可以繼續正常生長和分裂，從而賦予它們競爭優勢。

先前的研究表明CRISPR-Cas9基因組編輯可能會選擇p53突變的細胞，但問題仍然存在。在他們新報告的研究中，研究人員使用綜合計算和實驗方法來系統評估與CRISPR-Cas9相關的每個癌癥驅動突變選擇。由研究聯合負責人、NCI癌癥研究中心癌癥數據科學實驗室主任EytanRuppin博士領導的計算生物學家分析了近1,000個人類細胞系中p53對雙鏈斷裂的反應。

他們發現，在幾乎所有細胞類型中，CRISPR-Cas9KO后，具有正常p53基因的細胞生長速度較慢，而具有突變p53基因的細胞受到的影響較小，從而使它們生長得更快，并在競爭中勝過正常細胞。他們還發現，CRISPR可能會給具有其他癌癥相關突變(例如KRAS癌基因突變)的細胞帶來優勢。科學家們表示：“我們首先確認了之前通過CRISPR-Cas9選擇預先存在的p53突變的發現。”“接下來我們證明，與p53類似，野生型KRAS也可能阻礙Cas9編輯細胞的生長，從而可能賦予預先存在的KRAS突變細胞選擇性優勢。”

Ruppin說：“這并不是研究人員第一次證明CRISPR可能會帶來潛在危險的變化，但是，這是第一次在如此多的不同細胞中證明這些效應。研究結果表明，在使用基于CRISPR的基因療法時需要謹慎，特別是在治療p53或KRAS基因潛在突變的個體時。

作者總結道：“對預先存在的p53或KRAS突變的選擇可能會混淆癌細胞中的CRISPR-Cas9篩選，更重要的是，呼吁監測接受基于CRISPR-Cas9編輯的患者，以針對預先存在的p53和KRAS突變進行臨床治療。”。

“目前正在開發CRISPR療法來糾正許多人體組織中的突變，但正如其他人之前指出的那樣，我們需要謹慎行事，因為在使用CRISPR-Cas9編輯時，我們可能會選擇攜帶關鍵癌癥驅動基因突變的細胞，這可能存在潛在危險，”魯平指出。“然而，幸運且重要的是，最近開發的其他新的CRISPR編輯技術即使有這種風險，也不太可能攜帶這種風險。”

“早期的CRISPR技術會產生雙鏈斷裂，但更現代的迭代可以更簡單地編輯目標DNA，”Deshpande進一步評論道。“如果我們使用非切割版本的CRISPR，我們可能會避免許多此類問題，這對患者來說可能是個好消息。”

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