CRISPR/Cas9是由RNA引导的DNA核酸内切酶系统，其靶向与sgRNA互补的特定基因组序列，通过Cas9酶的RuvC和HNH核酸酶结构域导致DNA双链断裂（DSB）。DSB导致非保守的非同源末端连接（NHEJ）修复途径，在靶位点上的碱基插入或缺失经常导致基因的移码突变或完全敲除。
CRISPR/Cas9特别令人感兴趣的是可以用于敲除人类遗传病相关基因，用于构建体外和体内疾病模型，并且有希望用于基因治疗。四川大学华西医院是第一个提交CRISPR/Cas9临床试验的，该试验通过注射Cas9基因编辑后的T细胞，以评估PD-1基因敲除工程化T细胞治疗转移性非小细胞肺癌的安全性。
然而，CRISPR/Cas9技术始终面临脱靶效应的担忧。关于基因组不稳定性和染色体完整性的安全问题尚未得到深入研究，CRISPR/Cas9基因编辑导致的基因组不稳定性很可能被低估了。
2018年8月8日，Paul Q. Thomas 等人在 Nature 发表的一篇题为：Large deletions induced by Cas9 cleavage 论文显示，CRISPR/Cas9切割后小鼠受精卵中出现频繁的大量碱基缺失（千碱基量级）[1]。
2017年11月24日，中科院神经所杨辉等人在 Genome Biology 发表题为：CRISPR/Cas9-mediated targetedchromosome elimination 的研究论文，表明在人的同一染色体上的多个Cas9介导的DNA切割可以消除整个染色体，从而为染色体数目异常疾病建模提供了一种新方法[2]。
然而，虽然核酸酶是基因组编辑的标准方法，但是在人类细胞中造成一个DNA双链断裂（DSB）之后是否会导致染色体的部分缺失或整个缺失仍然是未知的。
2019年3月8日，法国波尔多大学的研究人员在 Nature 子刊 Nature Communications 杂志发表题为：CRISPR-Cas9 genome editing induces megabase-scale chromosomal truncations 的研究论文。
该研究发现CRISPR/Cas9基因组编辑会诱导出现百万碱基规模的染色体大片段缺失。这么大长度的片段缺失，比脱靶效应更为严重。揭示了Cas9诱导的DNA双链断裂（DSB）对人类细胞基因组的全局性破坏作用。
该研究使用两种不同的癌细胞系和 P53 基因失活的永生化成纤维细胞，在Cas9酶介导的仅有一个双链断裂（DSB）的情况下，在10%癌细胞系和7.7%成纤维细胞中观察到高频率的染色体末端缺失。而且这种缺失不是由于Cas9酶的多次切割造成的。
这种兆碱基级末端缺失（7.5 Mb）远大于 Paul Q. Thomas 等人2018年8月在小鼠受精卵中描述的千碱基级缺失。双链断裂引起的这种大规模的碱基缺失很可能导致临床应用的严重后果。
该研究中，双链断裂造成的染色体截短，直接造成了43个基因的丢失，这43个基因中，5个是原癌基因，7个是抑癌基因，令人震惊的是，这7个抑癌基因中有5个是抑制白血病的抑癌基因。这些抑癌基因的丢失，很可能会导致细胞癌变。
该实验还观察到有的细胞的双链断裂接口上游发生DNA序列的复制重复，这也证明了DNA双链断裂后的修复机制的复杂性。
2018年6月，两篇 Nature Medicine 论文表明CRISPR/Cas9基因编辑后的细胞往往是p53基因发生突变的细胞，有变成癌细胞的可能性。详情：CRISPR基因编辑后的细胞很可能存在癌变风险
因此，在进行任何CRISPR基因编辑临床应用之前，必须评估CRISPR基因编辑诱导双链断裂后的这种致癌风险，以避免产生易癌变的细胞，尤其是使用逆转录病毒这种整合型病毒作为CRISPR基因编辑递送载体的方案。
实现对基因突变位点的精确校正，没有插入突变和其他脱靶现象，是基因治疗的终极目标。但是最近的一系列研究说明，CRISPR基因编辑距离这一终极目标还有很远距离，也还需要更多的研究和改进。
参考文献：
1、https://www.nature.com/articles/s41586-018-0380-z
2、https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-017-1354-4
3、https://www.nature.com/articles/s41467-019-09006-2
4、https://www.nature.com/articles/s41591-018-0050-6
5、https://www.nature.com/articles/s41591-018-0049-z
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