记者:欧阳博士,5 月 30 号 Nature Methods 上的一篇「Unexpected mutations after CRISPR–Cas9 editing in vivo」掀起轩然大波,短短几天,科学界已经是山雨欲来,无人不在谈论这篇文章。CRISPR 为什么有这么大威力?您能否先简短介绍一下这项技术的由来?
欧阳博士:好的。
30年前日本科学家石野良純在克隆一个古细菌的目的基因时偶然发现一种特别的重复序列,随后的 10 年研究人员一直在试图破解这种存在于很多细菌和古细菌的神秘序列,并冠以 CRISPR 这么个古怪的名称,直到 10 年前它的神秘面纱才开始被逐步揭开,原来它是一种以病毒 DNA 序列为精准打击对象的导弹防御系统。
近几年以 MIT 张峰实验室为首的科学家把这种进化论产生的生物武器用在各个物种的基因改造上并把它发挥到了极致,从果蝇到斑马鱼到老鼠到猴子,我们的工具箱里突然多了一种便捷高效的基因组编辑器,一种生命科学研究前所未有的利器,也让我们的科学家插上了想象的翅膀,我们甚至可以想象利用这把利器来纠正人类的基因缺陷。投资人闻讯赶到,把大笔的钱投给了科学家创办的公司,有的公司甚至成为公众公司,很快老百姓也知道了,把更多的钱投给了他们,幻想着在不远的将来收获巨大的利益。这大概就是为什么 CRISPR 如此威力巨大。
欧阳博士:脱靶突变给小鼠模型带来的最大问题是我们不知道一个模型的表现型是我们设计的定点基因突变造成的还是我们不知道的某一个脱靶突变造成的。原则上来说,有两种传统办法可以帮助解决这个问题:一个是通过与野生鼠交配去除模型鼠中的脱靶突变,只剩下我们设计的基因突变;另一个是针对同一个模型多做几个 line 的鼠,看它们的表现型是不是一致的,如果一致,那这表现型就比较可能是我们设计的突变造成的。
更要命的是,这篇文章发现分别在两个 line 的老鼠上的这大约 1700 个点突变和 100 多个 indel 大部分都是相同的,所以通过多拿到几个 line 的小鼠并得到相同的表现型来说明该表现型来自我们设计的基因突变而非脱靶突变是难以成立的,因为不同 line 的脱靶突变很可能也是一样的。当然深度的二代测序可以告诉我们脱靶的真相,但这太贵太耗时了,也不能去除脱靶突变。
记者:那用 CRISPR 做小鼠的基因突变还可行吗?
欧阳博士:与传统的 ES 细胞基因打靶技术制备基因工程小鼠相比,CRISPR 技术的最大优点是快捷和低成本。但如果脱靶的问题不能解决的话,用该方法来制备基因工程小鼠显然远远没有 ES 基因打靶可靠,尤其是像条件性基因敲除(cKO)这样复杂昂贵的项目,实在不建议用 CRISPR,因为不用花多得太多的代价和时间,完全可以用 ES 打靶这个久经考验的金标准。
我们两年前推出的 TurboKnockout 技术平台,在传统 ES 基因打靶上引入了两项重大技术革新,进一步压缩了 ES 打靶的周期和成本,是加大了这个金标准的优势。我们的人工智能设计网站 www.alphaknockout.com 更是简化了方案的设计,我们的技术完全可以弥补 CRISPR 的不足。