科学家质疑美国首个 CRISPR 人类胚胎基因编辑研究

2017-09-14 序说
0 0

cells

新受精卵(左)和后期人类胚胎(右)——致病基因突变被修复

8 月初,一个美国研究团队宣布,利用 CRISPR 技术成功修复了人类早期胚胎中一种与遗传性心脏病相关的基因突变。这是美国国内首次进行的人类胚胎基因编辑。该消息在生物界引起一番热议。

由于精确的基因编辑技术可用于修复人类胚胎中的致病基因突变,将其与体外受精等技术结合使用,或能防止有遗传性疾病相关基因变异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方面的重大潜力,将对编辑技术的应用发展起到重要推动作用。

但其他人或许有不同意见。近日,数位发育生物学家和干细胞专家在预印本网站 BioRxiv 上公开 发文 ,质疑该实验可能并没有用基因编辑技术成功修复致病基因。而且他们认为,有关胚胎 DNA 在编辑后如何精确改变的不确定性留下了许多技术安全问题。

对此,领衔该研究的俄勒冈州健康和科学大学胚胎学家 Shoukhrat Mitalipov 发布声明表示,他们坚持自己在论文中的结论。“我们的实验结果基于针对数百个人类胚胎的精心实验。”

8 月 2 日,Mitalipov 团队在《自然》发表文章,称使用基因编辑技术 CRISPR-Cas9,成功修复了人类胚胎细胞中突变异常的 MYBPC3 基因。

MYBPC3 基因是肥厚型心肌病的“元凶”,而肥厚型心肌病是迄今已知 1 万多种单基因遗传病之一,也是青壮年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,那么它将不再遗传给后代,让这一家族性遗传疾病获得根治。

最新研究中,CRISPR-Cas9 系统以 100% 的比例在正确基因位点实施了编辑,58 个试验胚胎中有 42 个未检测到 MYBPC3 基因突变,即健康胚胎比例占 72.4%。通常携带单拷贝基因突变的患者,只有一半的几率把健康基因传给下一代。而且,实验结果在涉及安全性的脱靶问题和嵌合现象上也表现良好。

但与之前同类研究不同的是,在这次实验中,男性生殖细胞携带的变异基因不是被研究人员插入的健康基因取代,而是用与之结合的卵细胞中的健康基因作为模板进行修复的。该团队总结称,在进行修复时,细胞必须依赖于卵子捐赠者 DNA 的非突变序列。

该质疑文章由纪念斯隆—凯瑟琳癌症中心发育生物学家 Maria Jasin 和哥伦比亚大学干细胞生物学家 Dieter Egli 负责统筹,其中作者还包括哈佛大学医学院遗传学家 George Church 等。他们认为,论文违背了关于胚胎在发育早期如何组织的既有认知。即在受精后的数小时内,来自精子的 DNA 和来自卵子的 DNA 离得较远,而且各自藏于一层隔膜之内,是无法相互作用的。

而未参与 BioRxiv 文章撰写的中国中山大学干细胞学家黄军就副教授表示,“细胞利用自身的序列进行修复并不意外。”他的课题组在此前的研究中运用无法存活的异常三倍体人类胚胎,也发现在对早期胚胎运用 CRISPR 进行基因编辑修复时,胚胎可以利用自身的序列进行修复。黄军就团队在世界上第一个发表人类胚胎基因编辑研究。

此外,预印本论文还提出了另外两种可能性以解释 Mitalipov 等人的发现:可能有些胚胎根本没有遗传父母中的突变基因;在体外受精过程中,胚胎有时候能够偶然地不需要父源 DNA 就能够开始发育。所以,质疑者表示,该研究并没有排除每个胚胎可能发生上述情形。

同时,还有质疑认为,在胚胎早期突变的父源基因有可能被剪断了,而不是被修复成健康基因,这意味着所谓的没有检测到突变可能是因为突变的基因被 CRISPR 剪切掉所致。但这可能会对胚胎产生未知效果。

英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所发育生物学家 Robin Lovell-Badge 表示,自从《自然》论文发表以来,这种“等位基因退出”的可能性一直是这个领域讨论的话题。他表示,很多科学家都在等待 Mitalipov 的回答。

而在声明中,Mitalipov 表示,他们会针对质疑中提出的一些问题进行一对一的回应。“我们也鼓励其他科学家通过他们的人体胚胎实验重复我们的实验结果,并公开他们的结果。”

据悉,质疑文章已经提交给《自然》杂志编辑部进行同行审议。此外,其他科学家也向媒体提出过质疑,认为精卵结合时两种细胞的基因组相距较远,CRISPR 工具不可能以卵细胞为基因模板,对男性生殖细胞的变异基因进行修复。

期刊参考

# 论文信息 引用次数 全文下载
1 Inter-homologue repair in fertilized human eggs? 暂无下载

相关标签

  • Nature

    Nature

    英国著名杂志《Nature》是世界上最早的国际性科技期刊,自从 1869 年创刊以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。

  • CRISPR

    CRISPR

    原本不起眼的 CRISPR/Cas9 的细菌免疫系统被科学家改造成为一套简单廉价的基因改造工具。

  • CRISPR/Cas9

    CRISPR/Cas9

    暂无简介

  • 黄军就

    黄军就

    暂无简介

  • 舒凯拉特·米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)

    舒凯拉特·米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)

    舒凯拉特·米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)因为改进了世界上最小型的一种手术而撼动了遗传学界,那就是把人类卵子的细胞核剥离出来,放进另一枚卵子中。这名出生在前苏联的科学家已因此触怒了生物伦理学家,并受到联邦监管机构的调查。

  • bioRxiv

    bioRxiv

    暂无简介

参与讨论

使用匿名身份评论
  • 暂无评论,请抢占。