CRISPR-人胚胎修復致病基因

生物極客導讀：

近期來自Oregon Health & Science University的科學家們在Nature發表文章，成功實現在人胚胎中修復致病基因。

研究人員針對一種稱為MYBPC3的基因突變。這種突變導致心臟肌肉增厚 - 這是稱為肥厚型心肌病的病症，是年輕運動員猝死的主要原因。突變是顯性的，這意味著有有一個突變就可以導致致病。

科學家Shoukhrat Mitalipov

該團隊還解決了兩個安全障礙，這些障礙使得將CRISPR-Cas9應用於人類基因治療的討論：進行額外的，不需要的遺傳變化（稱為脫靶突變）的風險和產生馬賽克的風險-其中不同的細胞胚胎含有不同的遺傳序列。研究人員說，他們沒有發現有關靶基因變化的證據，並且在涉及58個胚胎的實驗中僅產生單個鑲嵌。

中國的幾個隊伍已經報道了使用CRISPR-Cas9改變人類胚胎中的疾病相關基因。瑞典和英國也正在開展這項工作，研究人類胚胎髮育的早期階段。該研究旨在了解基本的生殖和發育生物學，以及解除早期流產的一些原因。

對於最新的Nature文章，胚胎實驗在美國進行，由Shoukhrat Mitalipov領導，他是波特蘭俄勒岡州健康與科學大學的生殖生物學專家。美國不允許將聯邦資金用於涉及人類胚胎的研究，但如果由私人捐助者資助，這項工作不是非法的。

2月份，美國國家科學，工程和醫學學院的有影響力的報告得出結論，應允許科學家在人類胚胎中使用基因編輯進行研究。該報告還表示，如果目標是治療毀滅性疾病，如果沒有其他合理的替代方案，最終使用該技術來改變注射植入的胚胎是可以接受的。

Mitalipov的團隊採取了幾個步驟來提高該技術的安全性。CRISPR系統需要一種稱為Cas9的酶，其在guideRNA靶向的位點處切割基因組。通常，希望編輯基因組的研究人員將編碼CRISPR成分的DNA插入細胞，然後依靠細胞機制產生必需的蛋白質和RNA。但是，Mitalipov的團隊反而將Cas9蛋白本身與其指導RNA直接注入細胞。

由於Cas9蛋白質比編碼DNA的蛋白質降解速度更快，韓國大田基礎科學研究所Jin-Soo Kim表示，研究。 「Cas9迅速降解，」「目標突變幾乎沒有時間累積。」

即使如此，Kim指出CRISPR-Cas9錯誤率可能會因為哪個DNA序列被定位而有所不同。特別是MYBPC3突變預計會產生相對較少的非目標切割機會。

只是因為科學家沒有找到偏離目標的變化並不意味著這些變化並不存在，在波士頓馬薩諸塞州總醫院研究基因編輯的基思·瓊（Keith Joung）說道。 「儘管這可能是迄今為止對基因組編輯的人類胚胎中脫靶效應的最廣泛的檢查，」他說，「如果要確定脫靶效應是否確定，這些研究者將需要做更多的工作或者不在這種情況下發生。「

馬賽克嵌合最小化

研究人員還嘗試通過將CRISPR-Cas9組分注射到卵中同時注入精子來降低馬賽克的風險。更早的小鼠胚胎的研究表明，當父親的基因組被靶向時，該技術可以消除馬賽克嵌合。

CRISPR：基因編輯剛剛開始

在一項實驗中，Mitalipov組在用MYBPC3突變精子受精的58個人類胚胎中進行了42次成功編輯，以含有兩個正常的MYBPC3基因拷貝。只有一個是馬賽克。相比之下，研究小組發現，受精後18小時注射CRISPR-Cas9，54隻經過處理的胚胎中有13隻是馬賽克。

斯德哥爾摩Karolinska研究所的幹細胞生物學家弗雷德里克·拉納（Fredrik Lanner）說，低嵌合馬賽克和基因編輯效率異常高，使研究脫穎而出。需要進行額外的測試，表明馬賽克的低比率適用於其他基因編輯目標，但現在他說：「這是朝著這個方向邁出的一大步」。

美國馬薩諸塞州波士頓兒童醫院的幹細胞生物學家喬治·達利（George Daley）說，自然論文中基因編輯的效率令人興奮。他說：「這項技術有可能實現這一技術的利益。 「但現在還為時過早。」

Daley擔心本文中所報告的成功可能會激勵臨床醫生在完全測試之前嘗試該技術。他指出一種稱為線粒體替代療法的實驗技術，其目的在於治療胚胎，使其失去了稱為線粒體的能量產生細胞結構的疾病。去年9月份，消息說，醫生在墨西哥的生殖診所進行了這項技術，儘管許多專家認為尚未準備好進行臨床實踐。從那時起，其他臨床醫生就進行了這項技術的報道。

倫敦弗朗西斯·克里克研究所的發展生物學家羅賓·洛維爾 - 巴格（Robin Lovell-Badge）分享了這些擔憂。但他指出，對於「設計師寶寶」的擔憂 - 已被遺傳改善的兒童，而不僅僅是糾正引起疾病的突變，可能會被新的文章稍微緩解。在他們的實驗中，Mitalipov的團隊提供了一條DNA鏈，作為重寫致病突變的模板。但令人驚訝的是，胚胎沒有使用研究人員提供的模板。相反，胚胎使用母親的DNA作為指導來修復父親精子攜帶的MYBPC3突變。

Loveart-Badge說：「這對設計師的寶寶來說並不是一個明確的一步。」 「這表明你不能添加那些還沒有的東西。」

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