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时隔一年,Nature再关注:CRISPR能否修复人类胚胎中的基因突变?
作者:管理员    发布于:2018-08-22 09:14:11    文字:【】【】【

基因编辑胚胎,一个注定掺杂争议、担忧的研究课题。自2015年中山大学黄军就教授“首开先河”以来,包括中国、英国、瑞典、美国等多个国家和地区都相继开展了基因编辑胚胎研究。突破的同时,不免有很多质疑。


Eight-cell embryos injected with the gene editor CRISPR–Cas9.Credit: H. Ma et al./Nature

2017年,来自于俄勒冈健康与科学大学的Shoukhrat Mitalipov团队在《Nature》上发文,首次利用CRISPR-Cas9技术成功修复人类胚胎中的一种致病突变。这一由来自中国、美国、韩国的科学家们合力完成的研究有望证明人类能够安全、有效地纠正遗传性疾病的缺陷基因。虽然这些被修改过的胚胎并未被允许继续发育,更谈不上移植入母体子宫,但是这一研究依然是一个里程碑。


这一进展引起了极大的关注,同时也带来了很多质疑。批评者认为,研究团队的证据并不具备说服力,而且从生物学角度看,这一突破似乎并不可信,同时也加剧了围绕人类胚胎使用基因编辑技术预防疾病的争议声。

时隔一年,Shoukhrat Mitalipov团队在Nature期刊做出回复,利用新的数据应对去年的质疑之声。

对此,Nature 发表了题为“Did CRISPR really fix a genetic mutation in these human embryos?”的评论,文章表示,无论接下来会发生什么,关于人类胚胎中是否有可能修复突变的疑问很可能会一直持续下去,直到其他研究人员能够重复这一试验。但是不少国家并未同意胚胎编辑,所以这并非易事。

编辑胚胎、修复突变

 

Shoukhrat Mitalipov并不是第一个试图纠正人类胚胎中致病突变的团队。早在2015年,中国的黄军就教授就已经打开先河——利用CRISPR技术在这些胚胎中编辑引发β-地中海贫血相关的基因HBB。

在他们的研究中,Shoukhrat Mitalipov团队选用了携带一个基因拷贝突变(MYBPC3,会导致肥厚型心肌病)男性的精细胞,将其与捐赠的健康卵细胞结合,形成胚胎。考虑到人类携带每个基因的两个拷贝(随机选择),研究人员最终获得的58个胚胎中,约有一半携带突变的拷贝。对此,研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术寻找和修复携带的突变。

基因检测结果显示,58个胚胎中,有42个胚胎拥有两个正常的目标基因拷贝,即没有携带MYBPC3基因突变。如果没有基因编辑,这一比例将远超预期。其中,只有一个经过修改的胚胎包含一些经过编辑和未经编辑的细胞——这一现象被称为嵌合现象,一直困扰着人类胚胎编辑研究。

在他们的试验中,研究团队提供了MYBPC3一个正常的合成副本,作为CRISPR修复突变的模板。令人惊讶的是,研究人员发现,这些来自于精子的突变,可以通过卵细胞中正常版本的MYBPC3实现错误纠正。这种以卵细胞基因组作为模板的过程并没有被很好地理解,并且被认为在基因编辑试验中很少发生

争议、挑战

 

然而,许多批评人士质疑这种说法的合理性,并对团队的结果提出了不同的解释。

英国巴斯大学的胚胎学家Tony Perry认为,早期胚胎的结构不太可能让卵子的基因组作为修复精子突变的模板。在受精后发育的最初阶段,卵子和精子的遗传物质驻留在胚胎中不同的区域。他认为,这一阶段,基因组在细胞中是分开的。他课题组曾在小鼠模型上发现,CRISPR在胚胎中可以极其迅速地发挥作用,因此不太可能以母亲的基因组作为模板进行早期纠正。

纽约Memorial Sloan Kettering癌症中心的发育生物学家Maria Jasin和哥伦比亚大学的干细胞生物学家Dieter Egli对此也表示了相同的质疑,他们于8月3日在Nature期刊发表了评述文章。

另外,还有一些批评者认为,CRISPR删除了精子基因组中的MYBPC3及其周围的一些基因信息,并不是真正修复了基因。如果缺失的DNA序列足够大,Mitalipov团队应用于胚胎的基因测试只能检测到来源于母亲的MYBPC3。这容易造成“假阳性结果”,即来源父亲的突变副本已经被纠正了,而事实上它们只是缺失。

澳大利亚阿德莱德大学的发育遗传学家Paul Thomas带领团队发表了另一份评论,他们同样认为,当CRISPR编辑小鼠胚胎时,这种缺失偶尔会发生。Paul Thomas说,Mitalipov团队还没有完全解决大规模删除的问题。他认为,还需要看其他研究团队对胚胎编辑的结果。


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