今(26)日，《Nature Communications》最新上線，刊登了林口長庚醫院幹細胞與轉譯癌症研究所所長游正博團隊發表的最新研究結果。其透過兩種全基因體分析技術發現，經過CRISPR-Cas9基因體編輯的人類誘導性多潛能幹細胞(iPSC)，出現了非典型(atypical)、非同源性脫靶的大型結構性變異，其潛在風險可能影響到疾病模型建立、甚至是未來的臨床應用，引起國際關注。

在此研究中，研究團隊利用10x Genomics公司提供的鏈接讀取定序(10x linked-read sequencing)及光學基因體測繪(optical genome mapping)技術，檢查了13個經過CRISPR-Cas9編輯的iPSC，在經過編輯處理後的基因體完整性，並與四個親代細胞系(parental cell line)做比較。

結果發現，除了過往曾經發現過、在編輯標靶位置的大型結構變異之外，還在其中兩個編輯細胞系中，於非典型、非同源性的脫靶位置，找到了未預期的大型染色體刪除(大小分別為91.2 Kb和136 Kb)，且和單鏈引導RNA(sgRNA)之間不具序列相似性。

研究揭示，這項在分裂出的iPSC中找到由CRISPR-Cas9編輯誘發大型結構變異，可能將帶來致病性危險，進而限制了CRISPR-Cas9編輯系統在疾病模組(gene modeling)和基因療法的使用。

由於CRISPR-Cas9基因體編輯系統所具備的治療潛力，為遺傳性疾病和癌症帶來希望，但在安全性依然備受關注。 目前已有多項研究表明，Cas9 誘導的人類和小鼠胚胎基因體編輯導致了目標染色體結構改變和染色體丟失，其他研究也報告了小鼠胚胎幹細胞(ESC)、小鼠造血幹細胞、人類分化的視網膜色素上皮細胞、原代細胞和癌細胞系靶位點上出現大量 DNA 缺失和基因體重排。

此外，CRISPR-Cas9編輯的受精斑馬魚卵在靶位點和預測的脫靶位點顯示出結構變異，並且其後代中有26%攜帶了突變。最近有一項研究，在 523 個癌症相關基因的編碼區採用次世代定序，也證明了CRISPR-Cas9 基因體編輯在人類造血幹細胞和祖細胞中的安全性。

團隊因此認為，由於 CRISPR-Cas9 編輯引起的基因體變異，可能會導致不可預見的致病後果，因此，對序列變異進行預先測試至關重要。這些全基因體分析方式，能夠在CRISPR-Cas9基因體編輯研究和臨床應用中，提供一種有價值的分析策略，在基因體編輯之後確保細胞基因體的完整性，盡可能減少意外風險的影響。

目前，無論是在國際或臺灣，都有許多研究團隊致力於將iPSC開發為同種異體細胞療法的研究。其中一項關鍵就是透過CRISPR-Cas9之類的基因體編輯工具，對iPSC進行基因體編輯、降低iPSC的免疫原性，使接受移植者在植入細胞後，不必另外再接受免疫抑制治療。

此外，由於CRISPR-Cas9能夠在基因體中準確地執行基因插入和剔除、或是製造定點突變，因此，也是建立人類疾病動物模型和細胞株，讓醫師和科學家執行研究的重要工具。 然而，CRISPR的非專一性問題，是否可能影響目前幾個CRISPR基因編輯的臨床試驗，很值得觀察。

參考資料：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-40901-x

(編譯/吳培安)