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Nature:CRISPR–Cas9技术出问题了?其或许无法得到与古老技术完全匹配的结果

来源:生物谷 2017-04-10 09:43

2017年4月10日 讯 /生物谷BIOON/ --Jason Sheltzer,一位来自冷泉港实验室的癌症生物学家,目前他正在寻找参与肿瘤生长的基因,他和同事们计划利用当前最流行的基因编辑工具—CRISPR–Cas9使得基因失活,随后寻找那些能够降低癌细胞扩增比率的改变,但他们首先需要得到一个能够产生相同效应的控制基因。

名为MELK的基因似乎是最理想的,有大量证据表明该基因对于癌细胞增殖非常重要,而且目前正在进行的临床试验也在检测能够抑制MELK蛋白的新型药物;但利用CRISPR–Cas9技术使基因失活后并没有产生任何效应,这似乎就不太利于实验进一步深入地进行下去了,而这或许也会让目前进行的一切实验停止。

带着这个疑问和结果,研究者Sheltzer和其研究团队加入到了一个扩大的实验室研究计划中,该实验室的研究目的就是对实验进行重复和再评估,CRISPR–Cas9技术的广泛使用无意中也揭开了此前利用古老技术所收集到的数据的错误和偏差;4月3日,Sheltzer在美国癌症研究协会年度会议(AACR)上阐述了他们的研究结果,该研究结果已于近日发表在了国际杂志eLife上。斯坦福大学的研究者Michael Bassik指出,目前我们还有大量的工作要做,仅仅是利用其它的方法来重复相同的实验,从公平的角度而言,我觉得我们可以得到更好的数据和结果。

问题的规模

马萨诸塞大学医学院的研究者Nathan Lawson就是系统性描述上述问题的一员,2015年他们通过两种方法对比了在斑马鱼中的研究结果,即利用锌指核酸酶敲除基因,同时利用分子工具morpholinos来降低基因的表达。结果发现,他们所检测的20个基因中有一半都得到了不同的结果,此外,通过遗传数据库和morpholinos相关文献的筛选,结果表明,利用morpholinos实验所发表的研究结果中80%的相关遗传突变的数据都无法重复。

Lawson说道,一些从事斑马鱼研究的科学家们表示,他们非常欢迎这类文章,因为其能够迫使研究群体去面对并且解决当前所出现的问题,但是有些人却不高兴了,他们会认为这会毁了这块研究领域。类似的冲突在其它有机体的研究也慢慢出现了,在对模式生物拟南芥的研究中,利用CRISPR–Cas9技术研究者们发现了一种此前被认为能够介导植物生长素效应的蛋白实际上或许并不会扮演这种功能;在果蝇和人类细胞的研究中,利用RNA干扰和其它突变技术进行大量的筛选研究如今也表现出了这些技术之间广泛的差异性。

研究者Lawson表示,所有的方法都有其局限性,除了目标靶点基因外,RNA干扰还会偶然间改变其它基因的表达,干扰细胞内部的RNA“加工机器”有时候会影响涉及RNA的细胞系统;与此同时CRISPR–Cas9技术就需要断裂的DNA,其能够诱发细胞产生其它反应,包括细胞自杀,而且该技术还能够在非计划的靶点对DNA进行切割。

返璞归真

RNA干扰和遗传筛查所产生的不一致结果并不总是意味着一种方法是正确的而其它方法是错误的,研究者Bassik表示,有些细胞或许会对遗传改变的反应完全不同,这种遗传改变会清除基因的表达,而其通常也是CRISPR–Cas9技术的一个目标。但通常情况下,引发不一致性的罪魁祸首能够被追溯到RNA干扰所带来的潜在脱靶效应。

以MELK为例,CRISPR–Cas9的结果尤其值得关注,因为其能够确定临床实验的科学基础,但埃默里大学的研究者Carlos Moreno认为,研究者Sheltzer的研究小组所得到的研究结果仅表明MELK似乎并不会在癌细胞分裂过程中扮演关键角色,这或许会让我们联系到MELK的其它方面,比如其会让癌细胞对放疗变得非常耐受。

目前很多已经被开发的成功药物或许背后都存在着一些错误的科学假说,比如,临床上MELK抑制剂或许也会通过一些其它机制来发挥作用;当然如果临床试验表现出了积极的结果,我们并没有理由去终止这些试验,有时候我们或许并不能把婴儿连同洗澡水一起倒掉。(生物谷Bioon.com)

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参考资料:

【1】CRISPR studies muddy results of older gene research

【2】CRISPR/Cas9 mutagenesis invalidates a putative cancer dependency targeted in on-going clinical trials.

Elife    doi: 10.7554/eLife.24179

【3】Reverse genetic screening reveals poor correlation between morpholino-induced and mutant phenotypes in zebrafish.

Dev Cell     doi: 10.1016/j.devcel.2014.11.018

【4】Auxin binding protein 1 (ABP1) is not required for either auxin signaling or Arabidopsis development.

Proc Natl Acad Sci U S A    doi: 10.1073/pnas.1500365112

【5】Systematic comparison of CRISPR/Cas9 and RNAi screens for essential genes.

Nat Biotechnol     doi: 10.1038/nbt.3567

【6】EZH2 protects glioma stem cells from radiation-induced cell death in a MELK/FOXM1-dependent manner.

Stem Cell Reports    doi: 10.1016/j.stemcr.2014.12.006

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