基因编辑：技术本无错，应用需谨慎

说起上周的”基因编辑婴儿“事件，想必大家都有所耳闻，中国科学家贺建奎宣称，他已经创造了一对基因编辑婴儿。这对双胞胎一出生就异于常人：她们的一个基因经过修改，出生后即能天然抵抗艾滋病。该事件一经爆出，就引起轩然大波，不仅仅是全球科学家、教授等专业科研人员，还有很多群众对此也是深感震惊、疑惑、愤怒和谴责。

诚然，这样安全性未经充分检验的基因编辑技术贸然应用于人体的尝试，不仅违反了科学家应当坚守的职业操守，也是对科学研究的伦理底线的践踏。该事件的争论仍在继续，国家卫健委、科技部和中国科协等相关负责机构也会彻查到底。而小编今天想跟大家探讨的不是它的伦理道德合法与否，而是这项人体实验背后所隐藏的技术，其实就是被一些人称为“基因魔剪”的CRISPR-Cas9基因编辑技术。

CRISPR-Cas9究竟是什么？

简单说，CRISPR 是存在于细菌中的一种基因组，其中的一些基因片段曾经攻击过这个细菌中的病毒。通过这种基因片段，细菌可以侦测并抵抗相同病毒的攻击，并摧毁其DNA。换句话说，这种基因组可以帮助细菌免疫。

而 Cas 是一种关联蛋白，CRISPR需要依赖Cas共同组成CRISPR-Cas系统，才能形成存在于细菌中的后天免疫系统。CRISPR-Cas9系统的厉害之处在于，它是第一个可以简单高效地对特定基因位点进行切割、导致基因突变的基因编辑系统。

其实CRISPR-Cas9 技术已经经历了超过20年漫长的发展历程，经过不断改进，科学家们已经有能力准确且有效地编辑生命体内的部分基因，然科学技术是把双刃剑，若不顾伦理道德任意用于人体实验，必然自食恶果；若巧妙用于实验研究探索新知又另当别论。下面所说到的实验就很好的利用这一技术，筛选获得非同源末端连接的抑制剂，让我们来了解一下它的详细过程。

研究背景

 

 

如图，细胞本身存在两种修复方式，使肿瘤细胞对放射疗法的敏感性下降，影响放疗效果。HR可以实现准确修复，但需要同源模板，因此只在特定时间发生。NHEJ修复则容易出错，但在整个细胞周期中都可运行。故而在哺乳动物细胞中，电离辐射诱导的DSB有85%是通过NHEJ修复的。所以NHEJ抑制剂可以显着增强肿瘤放射敏感性并提高放射疗法的疗效。

细胞中的DSB和NHEJ都是随机发生的，难以对NHEJ的发生做定性定量分析。作者创新性的利用了目前流行的基因编辑系统CRISPR/Cas9及高分辨率熔解技术（HRM），构建了筛选NHEJ活性抑制剂的模型。

（1）构建CRISPR/Cas9质粒。在sgRNA的诱导下，CRISPR/Cas9如同一把剪刀在特定的位置将DNA双链剪开，从而使NHEJ可以在特定的位点发生；

（2）将质粒转染进HEK293T细胞中，5小时后，将细胞接种至96孔板，加入筛选化合物，共培养24小时；

（3）提取上述细胞DNA基因组，以HRM技术分析是否发生NHEJ，评估筛选化合物的抑制能力。

模型构建好之后，作者选择了陶素提供的美国Targetmol上市药物库中的1540种化合物，并根据药效将其划分为10种类别进行筛选。筛选结果显示NHEJ抑制剂中大部分属于抗肿瘤类药物、心血管系统强心苷类药物以及神经系统的安定药和抗抑郁药物。

筛选方法

 

 

筛选结果

 

 

作者后续着重研究了强心剂Ouabain和抗精神病药物Penfluridol，验证了两者抑制NHEJ活性的能力，并在体外实验中证明了这些化合物对放射疗法的增敏作用。作者还建议进一步开展NHEJ抑制剂类似物和衍生物的活性研究，这可能是这些抑制剂应用到临床的可行方案。

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