Cas9蛋白存在“致癌性”引热议，你可能过分解读了

前言

CRISPR/Cas9 技术从2012年出现到现在，一路走来，获得无数荣光，它的出现让“编辑生命”变得触手可及，它似乎可以斗过癌症、艾滋病，还有各种遗传病。然而，事实上，CRISPR从面世的现在，整个路途可谓一波三折，历史上已出现过多次“危机”。如近日，Broad研究所 Uri Ben-David 团队在 Nature Genetics 杂志发表论文，发现在没有sgRNA存在的情况下，过表达Cas9蛋白可能激活p53通路的现象，却被部分媒体断章取义理解为：“Cas9蛋白本身有潜在致癌性”，因此小编在读到“Cas9致癌”的报道后又研读了Nature Genetics上的这篇论文，发现有关Cas9可能致癌的报道其实……并不成立。

文章题目：Cas9 activates the p53 pathway and selects for p53-inactivating mutations[1]

作者单位：Broad研究所 Uri Ben-David 团队

该研究显示导致p53表达升高的主要原因可能是DNA损伤，这一点主要是通过在核内形成的H2AX焦点来判断的。尽管这种激活程度不高，作者还是证明了p53失活的细胞更有可能在表达Cas9的情况下被富集。最后作者发现在p53-WT细胞内Cas9的活性似乎要低一些。

同时我们回顾两年前的2篇文章，其实CRISPR/Cas9也引起了类似风波。而这篇研究论文的内容和两年前的2篇关于激活p53的文章有相似之处也有不同。具体信息如下：

文章1：p53 inhibits CRISPR–Cas9 engineering in human pluripotent stem cells[2]

中文题目：p53蛋白会抑制CRISPR-Cas9在人体多能干细胞内的（基因）编辑

作者单位：诺华生物医学研究所（美国）

文章2：CRISPR–Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response[3]

中文题目：CRISPR-Cas9在基因编辑的同时会引发p53介导的DNA损伤应激反应

作者单位：瑞典卡罗林斯卡学院

上述两篇文章研究内容很相似，主要论证了“在Cas9切割基因组DNA后能够激活细胞内的p53通路引起细胞周期阻滞和凋亡。”然而在经过国内外一些媒体解读之后竟成了“被成功编辑的细胞往往会有p53功能缺陷。这已经偏离了两篇论文本来的结论。

与Nature Genetics上发表的这篇论文不同之处在于，上述2篇研究中提到，当sgRNA与Cas9共同存在时，切割目的基因会造成严重的DNA损伤（双链DNA 断裂）后才激活p53蛋白。而在Nature Genetics，则是研究了Cas9蛋白过表达本身和p53蛋白激活关系，作者对大量的细胞系进行了Cas9过表达之后比较了它们转录水平的变化，最后找了p53这个值得关注的对象（为了尽量避免病毒感染和蛋白表达压力的影响，作者在对照组 中同样进行了空载体或GFP载体的感染）。

从目前仅有的数据看，p53蛋白升高的原因很有可能是Cas9为DNA带来了某些压力造成DNA损伤，因为在感染了Cas9的细胞内观察到了明显的H2AX焦点数量的升高，这是DNA修复启动的标志。不过造成这种DNA损伤的原因目前尚不清楚，究竟是因为Cas9与DNA的结合导致了转录复合体受阻，还是Cas9的与DNA结合时发生的非特异性切割？需要在后续的研究中进行细致的分析。在结论中，作者提醒研究人员在利用CRISPR/Cas9进行研究以及未来的临床治疗时需要考虑到对p53失活细胞的富集作用。

其实这篇论文本身没有问题，在实验设计、结论、用词都很严谨。在CRISPR/Cas9真正进入临床之前应该有大量的研究阐明其对细胞可能产生的各种影响。此类论文应该越多越好。但是我们不应该对某一篇研究进行过分解读。

对于Cas9是否真能够致癌不是一篇论文能够阐明的，作者在文章中的用词也很严谨，在提到Cas9治疗时甚至没有出现potential cancerous之类的描述。因为对于某一种药物是否致癌的研究，其中需要考虑给药方式，计量，给药时间等各种因素的影响，并不是仅靠体外细胞实验就能够得出一个确定的结论。Cas9对DNA会造成压力，那么将其控制在多强的范围内就不会打破细胞的平衡？另外本文主要使用了扩增较快的癌细胞系，并且使Cas9在胞内进行持续表达，那么对于原代细胞效果如何？而对于类似于CRISPR Therapeutics 那样只让Cas9与与sgRNA的复合物（RNP）在细胞内存在很短的一段时间，这种程度的暴露是否会造成p53蛋白的富集？这些问题都需要通过科研与临床研究来慢慢回答。

5月15日，Nature Reviews Drug Discovery上发表了一篇题为“Gene-editing pipeline takes off”的新闻[4]，提到仅在过去的一年半中，至少有11个基因编辑研发项目在美国和欧盟进入临床开发阶段，其中有6个使用的是基于CRISPR/Cas的编辑工具。让我们看到以CRISPR/Cas的基因治疗的新方式正在改变人类治疗各种癌症，遗传疾病的局面。

至少从目前CRISPR Therapeutics治疗的β地贫、Editas治疗先天性黑朦蒙症、华西医院病人的治疗结果来看，已初步验证了CRISPR基因治疗的可行性及安全性。当然判断一个药物的安全性和有效性还需要更多的临床病例和研究观察。

基因编辑技术的临床应用才刚刚开始，仍有大量未知等待探索，我们也相信未来会有大批企业基于这些基因编辑工具开展大量研发和优化，以期将基因组编辑技术被更广泛、更安全地应用于临床的疾病治疗。

参考文献：

1. Cas9 activates the p53 pathway and selects for p53-inactivating mutations，Nature Genetics (2020)

2. Ihry RJ, et al. p53 inhibits CRISPR-Cas9 engineering in human pluripotent stem cells. Nat Med. 2018.

3. Haapaniemi E, et al. CRISPR-Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response.Nat Med. 2018.

4. Gene-editing pipeline takes off，Nature Reviews Drug Discovery, 2020

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