科学家质疑美国首批基因编辑人类胚胎

新受精卵(左)和后来的人类胚胎(右)-致病基因突变修复。资料来源:OHSU

八月初，一个美国团队宣布CRISPR技术被成功用于修复早期人类胚胎中与遗传性心脏病相关的基因突变。这是美国第一次人类胚胎基因编辑。这个消息在生物学中引起了激烈的讨论。

因为精确的基因编辑技术可以用来修复人类胚胎中的致病基因突变，所以它可以与体外受精和其他技术相结合，或者它可以防止患有与遗传疾病相关的基因突变的人将疾病传给下一代。研究人员表示，这一成果揭示了早期胚胎编辑在单基因显性遗传病安全防治中的巨大潜力，将对编辑技术的应用和发展起到重要的推动作用。

但是其他人可能有不同的意见。最近，几位发育生物学家和干细胞专家在预先打印的网站BioRxiv上发表了一篇论文，质疑该实验可能没有用基因编辑技术成功修复致病基因。此外，他们认为，在编辑后胚胎DNA将如何准确改变的不确定性留下了许多技术安全问题。

作为回应，俄勒冈州立健康与科学大学的胚胎学家Shoukhrat Mitalipov领导了这项研究，他发表了一份声明，称他们坚持在原始论文中的结论。"我们的实验结果是基于对数百个人类胚胎的仔细实验."

8月2日，米塔利波夫的团队在《自然》杂志上发表了一篇文章，称使用基因编辑技术CRISPR-Cas9成功修复了人类胚胎细胞中的突变异常MYBPC3基因。

MYBPC3基因是肥厚型心肌病的“罪魁祸首”，肥厚型心肌病是迄今已知的10，000多种单基因遗传病之一，也是年轻运动员猝死的主要原因之一。如果使用基因编辑技术在胚胎中成功修复MYBPC3突变，它将不再传递给后代，这种家族遗传疾病将被治愈。

在最新的研究中，CRISPR-Cas9系统被编辑在正确的基因位点，比例为100%，58个试验胚胎中有42个没有检测到MYBPC3基因突变，即健康胚胎的比例为72.4%。通常携带单拷贝基因突变的患者将健康基因传给下一代的机会只有一半。此外，实验结果还显示出良好的安全性相关的脱靶和嵌合性能。

然而，与以前的类似研究不同，在这个实验中，男性生殖细胞携带的突变基因并没有被研究者插入的健康基因所取代，而是利用与它们结合的卵细胞中的健康基因作为模板进行修复。该小组得出结论，细胞必须依赖卵子捐赠者的非突变序列进行修复。

这篇质疑性的文章是由斯隆-凯瑟琳癌症纪念中心的发育生物学家玛利亚·雅辛和哥伦比亚干细胞生物学家迪特·埃格里共同撰写的。作者还包括乔治·丘奇，哈佛医学院的遗传学家。他们认为这篇论文违反了现有的关于胚胎在发育早期是如何组织的知识。换句话说，在受精后的几个小时内，来自精子的DNA和来自卵子的DNA相距甚远，并且都隐藏在一层膜中，不能相互作用。

然而，中国中山大学的干细胞科学家黄军(他没有参与BioRxiv的写作)说，“细胞利用自己的序列进行修复并不是偶然的。”他的研究小组使用了在以前的研究中无法存活的异常三倍体人类胚胎，并且还发现当CRISPR用于基因编辑和早期胚胎修复时，胚胎可以使用它们自己的序列进行修复。黄军是世界上第一个发表人类胚胎基因编辑研究的团队。

此外，预印的论文还提出了另外两种可能性来解释米塔利波夫等人的发现:一些胚胎可能根本没有从父母那里遗传突变基因；在体外受精过程中，胚胎有时可以在不需要亲代DNA的情况下开始发育。因此，怀疑论者说，这项研究没有排除每个胚胎出现上述情况的可能性。

此外，有人怀疑在胚胎早期突变的亲本基因可能被切断而不是被修复成健康的基因，这意味着所谓的未检测到的突变可能是由CRISPR切断突变的基因引起的。但是这可能对胚胎有未知的影响。

英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所的发育生物学家罗宾·洛弗尔·巴德说，自《自然》出版以来，“等位基因撤销”的可能性一直是这个领域的一个讨论话题。他说许多科学家都在等待米塔利波夫的答案。

在声明中，米塔利波夫说，他们将一对一地回答询问中提出的一些问题。“我们还鼓励其他科学家通过他们的人类胚胎实验重复我们的实验结果，并公开他们的结果。”

据报道，质疑文章已提交给《自然》杂志编辑部进行同行评议。此外，其他科学家也质疑媒体，认为当精子和卵子结合时，两个细胞的基因组相距甚远。CRISPR工具不能使用卵细胞作为基因模板来修复雄性生殖细胞的突变基因。(张张编)