前不久，英國《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》雜志發(fā)表的一篇論文，介紹了通過納米顆粒而非病毒來遞送CRISPR基因組編輯分子的方法。文中提及的實驗中，美國加州大學(xué)伯克利分校的尼潤·穆西（Niren Murthy）博士等，利用這種非病毒遞送方法，有效糾正了引起小鼠杜氏肌營養(yǎng)不良癥的遺傳突變。就此話題，穆西博士近日接受了《科普時報》記者的采訪。
記者：相對于以往的基因編輯技術(shù)，Crispr-Cas9 技術(shù)有哪些新的突破？
穆西：Crispr-Cas9 是基因編輯領(lǐng)域的革命性新技術(shù)。它能夠根據(jù)DNA序列的特異性來精準剪切DNA，在Crispr-Cas9技術(shù)之前這是無法實現(xiàn)的。更重要的是，借助于細胞的自我修復(fù)能力，這項技術(shù)能夠通過“剪切”DNA來修復(fù)基因突變，從而治愈遺傳病。
在我們最新發(fā)表的論文中，主要論述了通過注射一種叫做Crispr-Gold的納米顆粒載體（其中包含Cas9蛋白、向?qū)NA和供體DNA）從而修復(fù)動物的基因突變。在此之前，人們只能通過使用細菌作為載體來實現(xiàn)這一目的。而不同于非毒性的納米顆粒，細菌這種載體將會對患者產(chǎn)生較大的副作用，造成患者身心極大的痛苦。我們期望在有效修復(fù)基因突變和治愈遺傳疾病的同時，能夠?qū)⒏弊饔米钚』?。當前的最新研究成果能夠讓我們通過以納米顆粒替代細菌作為載體，是一項重大的突破。
記者：如果能夠真正實現(xiàn)Crispr基因治療全面應(yīng)用于醫(yī)療，還有哪些技術(shù)難點需要攻克？
穆西：基于Crispr-Cas9技術(shù)的基因治療技術(shù)在治療遺傳病方面具有極大的潛力。然而，要將該技術(shù)應(yīng)用于治療，我們需要一種能夠?qū)rispr-Gold載體導(dǎo)入細胞的有效手段。這是當前該技術(shù)需要突破的難點，也正是我們最新的研究中所期望解決的問題。將Crispr-Gold導(dǎo)入患者體內(nèi)的細胞中難度很大，不同于普通的藥物注射，它要求能夠同時導(dǎo)入蛋白質(zhì)、RNA和DNA。由于它們屬于較大的分子，無法直接穿透細胞壁，因此要使得它們進入細胞就需要使用一些“伎倆”讓細胞“允許”它們通過，比如讓細胞“以為”這些大分子是“日常的食物”。而細胞本身具有降解外來DNA和RNA的“天性”，這種特性給“導(dǎo)入”的過程增加了很大的困難。
記者：基于Crispr-Cas9技術(shù)的基因治療有什么特點？是否會產(chǎn)生痛苦？
穆西：基于Crispr-Cas9技術(shù)的基因治療的操作方式，將直接向病變組織進行注射或靜脈注射，它的毒性和痛苦都是很小的，治療過程所帶來的痛苦可能就跟普通注射帶來的痛苦程度相當。另外，Crispr-Cas9基因治療有可能僅僅需要通過一次注射便可治愈遺傳疾病。如此高效和簡易的治療方式，使得這項基因技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具備極大的潛力。大部分的遺傳疾病，例如杜興氏肌肉營養(yǎng)不良癥，會給患者帶來很大的痛苦，如果通過注射就能夠治愈這些疾病，那么治療過程所帶來的痛苦相對來說就很小了。
記者：Crispr基因治療的療程一般有多長？
穆西：Crispr-Cas9基因治療技術(shù)的原理是修正引發(fā)遺傳疾病的根本誘因——基因突變，這是基因治療相比其他疾病治療的獨特之處。舉例來說，癌癥、心臟病、老年癡呆癥等疾病，我們實際上并不清楚誘發(fā)這些疾病的最根本原因，因此也就無法完全治愈這些疾病，而只能通過藥物或手術(shù)進行緩解和改善。然而，對于遺傳疾病情況則不同。我們已經(jīng)知道遺傳病是由基因突變導(dǎo)致，那么通過應(yīng)用Crispr-Cas9這類基因治療技術(shù)，理論上我們可以從根本上將其治愈。Crispr-Cas9技術(shù)通過剪切突變的DNA，使得細胞在修復(fù)自身DNA的過程中將突變進行修正。雖然目前我們還不清楚治愈一種遺傳疾病在患者身上需要多長時間，然而在我們對小鼠進行的實驗中發(fā)現(xiàn)，基因突變的小鼠在接受注射的2-3周后，情況有了顯著的改善。如果應(yīng)用在人體上，或許需要更長一些的時間。
記者：Crispr基因治療的副作用會是怎樣？
穆西：基于CRISPR-Cas9的基因治療的副作用理論上講是比較小的，其潛在副作用和它的脫靶DNA裂解效應(yīng)有關(guān)。之所以說它的副作用比較小，是因為我們注射的是Cas9蛋白本身，而它在修正基因突變之后是能夠被分解的。盡管如此，仍有些潛在的問題可能會帶來副作用，例如身體對于Cas9蛋白的免疫反應(yīng)。由于Cas9是細菌性蛋白，因此患者的免疫系統(tǒng)可能對Cas9產(chǎn)生免疫反應(yīng)，這個過程有可能會產(chǎn)生毒性。不過，我們在試驗中沒有觀察到小鼠對Cas9蛋白產(chǎn)生明顯的免疫反應(yīng)，但人體有可能會不同。
記者：基因治療對于后代會產(chǎn)生哪些影響？通過基因治療后的母體還會將曾經(jīng)變異的基因遺傳給后代嗎？
穆西：通過CRISPR-Cas9基因治療修復(fù)后的基因，理論上是幾乎不可能遺傳給下一代的。這是因為它所修復(fù)的是患者體內(nèi)的某一組織（例如肌肉組織）的DNA，而非精子或卵子中的DNA。因此從理論上講，下一代不會遺傳上一代已經(jīng)修復(fù)過的基因，也就是說，下一代仍然有可能會遺傳上一代導(dǎo)致遺傳病的突變基因。這也就意味著，即使成年人進行了基因治療，該遺傳病仍然有可能會遺傳給下一代。
記者：基因編輯技術(shù)是否會用于“優(yōu)化”人類？是否會產(chǎn)生倫理道德爭議？
穆西：目前針對胚胎的CRISPR-Cas9基因編輯已經(jīng)成為可能，這同時也帶來了倫理道德方面的風(fēng)險。當前，我們還不能夠完全理解對胚胎進行基因編輯所帶來的長期生物方面的影響，因此目前在胚胎上進行基因編輯的研究也沒有深入。然而，未來人們有可能對胚胎進行基因的替換，把不良基因替換成優(yōu)質(zhì)基因，這也必然就會導(dǎo)致“工廠嬰兒”（Designer Babies，又譯“設(shè)計嬰兒”）的產(chǎn)生。隨著基因編輯在胚胎方面的應(yīng)用拓展，倫理道德上的爭議也會越來越多。
記者：基因編輯技術(shù)Crispr除了可以編輯人類的基因之外，是否還可以用于改良動物或植物的基因？
穆西：CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，它可以應(yīng)用于任何的物種。不僅如此，由于細菌和人類的DNA的基本元素相同，CRISPR-Cas9能夠編輯任何有機生物體。舉例來說，目前CRISPR-Cas9已經(jīng)廣泛應(yīng)用于植物生物技術(shù)，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）已經(jīng)批準了經(jīng)CRISPR-Cas9基因編輯的農(nóng)作物，是一種被去掉“變褐色”基因的蘑菇，改造后的蘑菇在切開放置后不會像以前一樣切口處顏色變深。CRISPR-Cas9基因編輯在動物方面也有廣泛的用途，例如，它已經(jīng)使得人們可以通過新的途徑制造轉(zhuǎn)基因小鼠，從而被應(yīng)用于動物養(yǎng)殖業(yè)。
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