科學家質疑美國首批基因編輯人類胚胎

新受精卵（左）和後期人類胚胎（右）——致病基因突變被修復。圖片來源：OHSU

8月初，一個美國團隊宣布，利用CRISPR技術成功修復了人類早期胚胎中一種與遺傳性心臟病相關的基因突變。這是美國國內首次進行人類胚胎基因編輯。該消息在生物界引起一番熱議。

由於精確的基因編輯技術可用於修復人類胚胎中的致病基因突變，將其與體外受精等技術結合使用，或能防止有遺傳性疾病相關基因變異的人將疾病傳給下一代。研究人員表示，這一成果揭示了早期胚胎編輯在單基因顯性遺傳病安全防治方面的重大潛力，將對編輯技術的應用發展起到重要推動作用。（歡迎關注Science微信號：bioeg_cn）

但其他人或許有不同意見。近日，數位發育生物學家和幹細胞專家在預印本網站BioRxiv公開發文，質疑該實驗可能並沒有用基因編輯技術成功修復致病基因。而且，他們認為，有關胚胎DNA在編輯後如何精確改變的不確定性，留下了許多技術安全問題。

對此，領銜該研究的美國俄勒岡州健康和科學大學胚胎學家Shoukhrat Mitalipov發布聲明表示，他們堅持自己在原論文中的結論。「我們的實驗結果基於針對數百個人類胚胎的精心實驗。」

8月2日，Mitalipov團隊在《自然》發表文章，稱使用基因編輯技術CRISPR-Cas9，成功修復了人類胚胎細胞中突變異常的MYBPC3基因。

MYBPC3基因是肥厚型心肌病的「元兇」，而肥厚型心肌病是迄今已知1萬多種單基因遺傳病之一，也是青壯年運動員猝死的主要原因之一。如果使用基因編輯技術在胚胎中成功修復MYBPC3突變，那麼它就將不再遺傳給後代，讓這一家族性遺傳疾病獲得根治。

最新研究中，CRISPR-Cas9系統以100％的比例在正確基因位點實施了編輯，58個試驗胚胎中42個未檢測到MYBPC3基因突變，即健康胚胎比例佔72.4％。通常攜帶單拷貝基因突變的患者，只有一半的幾率把健康基因傳給下一代。而且，實驗結果在涉及安全性的脫靶問題和嵌合現象上，也表現良好。

但與之前同類研究不同的是，在這次實驗中，男性生殖細胞攜帶的變異基因不是被研究人員插入的健康基因而取代，而是用與之結合的卵細胞中健康基因作為模板進行修復的。該團隊總結稱，在進行修復時，細胞必須依賴於卵子捐贈者DNA的非突變序列。

該質疑文章由紀念斯隆—凱瑟琳癌症中心發育生物學家Maria Jasin和哥倫比亞大幹細胞生物學家Dieter Egli負責統籌，其中作者還包括哈佛大學醫學院遺傳學家George Church等。他們認為，論文違背了關於胚胎在發育早期如何組織的既有認知。即在受精後的數小時內，來自精子的DNA和來自卵子的DNA離得較遠，而且各自藏於一層隔膜之內，是無法相互作用的。

而未參與BioRxiv文章撰寫的中國中山大學幹細胞學家黃軍就副教授表示，「細胞利用自身的序列進行修復並不意外」。他的課題組在此前的研究中運用無法存活的異常三倍體人類胚胎也發現在對早期胚胎運用CRISPR進行基因編輯修復時，胚胎可以利用自身的序列進行修復。黃軍就團隊在世界上第一個發表人類胚胎基因編輯研究。

此外，預印本論文還提出了另外兩種可能性以解釋Mitalipov等人的發現：可能有些胚胎根本沒有遺傳父母中的突變基因；在體外受精過程中，胚胎有時候能夠偶然地不需要父源DNA就能夠開始發育。所以，質疑者表示，該研究並沒有排除每個胚胎可能發生上述情形。

此外，還有質疑認為，在胚胎早期突變的父源基因有可能被剪斷了，而不是被修復成健康基因，這意味著所謂的沒有檢測到突變可能是因為突變的基因被CRISPR剪切掉了所致。但這可能會對胚胎產生未知效果。

英國倫敦弗朗西斯·克里克研究所發育生物學家Robin Lovell-Badge表示，自從《自然》論文出版以來，這種「等位基因退出」的可能性一直是這個領域討論的話題。他表示，很多科學家都在等待Mitalipov的回答。

而在聲明中，Mitalipov表示，他們會針對質疑聲中提出的而一些問題進行一對一的回應。「我們也鼓勵其他科學家通過他們的人體胚胎實驗重複我們的實驗結果，並公開他們的結果。」

據悉，質疑文章已經提交給《自然》雜誌編輯部，進行同行審議。此外，其他科學家也向媒體提出過質疑，認為精卵結合時兩種細胞的基因組相距較遠，CRISPR工具不可能以卵細胞為基因模板，對男性生殖細胞的變異基因進行修復。

來源：科學網

Science為生物易構旗下媒體平台，歡迎關注我們的微博：生物易構

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！