美国科学家成功改造人类胚胎_医疗健康

2017

08/03

15:06

学术经纬医疗健康

今日，《自然》在线发表了一项极具话题性的研究。来自美国与韩国的一支跨国团队使用当下热门的CRISPR-Cas9基因编辑系统，在人类的早期胚胎中修复了一个能导致心脏问题的基因突变。这意味着我们终于有了安全可靠的手段去彻底改变一个人的基因，也让我们离“造物者”的角色无比接近。正如许多人所热议的那样，这项研究在科学与伦理两大领域，都触及到了边界。

该研究的主要负责人之一Shoukhrat Mitalipov教授（图片来源：《自然》）

划时代的突破

在《自然》的这篇论文中，研究人员想要通过CRISPR-Cas9基因编辑技术，修复人类胚胎中的MYBPC3基因突变。这个基因突变出现的概率并不低——据统计，每500个人里，就有1人受它影响。它会带来肥厚性心肌病，让看似健康的年轻人突然猝死。

由于这一突变属于显性遗传，它很容易就能传到下一代，并引起同样的症状。因此，倘若我们能用基因编辑的手段，在人类的胚胎发育早期修复这个基因，就能一劳永逸地消除该突变带来的隐患。

研究人员想要用CRISPR-Cas9技术，修复患者的基因突变（图片来源：《自然》）

为了实现这个想法，研究人员首先开发了能针对肥厚性心肌病的CRISPR-Cas9基因编辑技术。他们招募了一名男性患者，然后在他的皮肤成纤维细胞中尝试去除MYBPC3基因突变。技术的开发非常顺利，只需两步就能完成修复的工作：首先，这个突变的基因区域会被Cas9酶切开；其次，利用人为提供的正常MYBPC3基因作为模板，细胞内的DNA修复机制会自动对突变进行修补。

随后，他们测试了这个技术是否能在人类胚胎中起效。研究人员将这名男性患者精子与捐赠的卵子进行结合，使卵子受精。受精的18个小时后，他们往受精卵里注射入了一整套能修复MYBPC3基因的系统。随后，他们在多个胚胎里，以单细胞的分辨率，评估该基因是否得到了有效的修复。

这项研究的设计思路（图片来源：《自然》）

实验的结果令人震惊！这套系统以极高的比例修复了胚胎细胞中的基因突变，研究人员也没有检测到明显的脱靶突变，或是基因组不稳定的现象。这表明这支跨国团队开发出了一种改造人类胚胎的有效技术，而且不会产生人们之前所担忧的常见问题。

Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授（左）是本研究的主要负责人之一；Jun Wu博士（右）是共同第一作者（图片来源：Salk研究所）

“由于干细胞技术和基因编辑技术上的突破，我们终于开始能解决一些致病的基因突变了。这有望影响到全球数百万人！”该论文的通讯作者之一，Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说道：“基因编辑技术才刚刚起步。即便如此，我们已经在初步的结果中证实了它的安全与有效。未来的关键在于，我们要以最为谨慎的态度，集中所有的注意力，来考虑所有的伦理问题。”

不安与担忧

任何一项突破性技术在问世时，都会引起热议，何况是这款直接改造人类胚胎的技术？对于这项研究以及其未来的发展，人们的担忧主要在两大方面。

第一个是在基因编辑技术本身。目前，我们还不能完全掌握胚胎细胞对CRISPR-Cas9基因编辑技术的反应。举例来说，在这项实验里，研究人员提供了一条人造的DNA，它带有健康的MYBPC3基因。按设想，这条DNA应当能作为基因突变修复的模板。然而出乎他们预料的是，细胞并没有采纳这条人为模板，而是根据卵子里的健康基因，对MYBPC3基因突变进行了修复。换句话说，虽然该实验取得了令人满意的结果，我们并没有控制其中的每一个环节。

CRISPR先驱之一张锋教授呼吁，人类基因组编辑需要谨慎（图片来源：Stat）

此外，基因编辑的个体化也是许多学者担心的重点。在这篇论文发表的几天前，CRISPR技术先驱之一张锋教授就在《Nature Medicine》上撰文，呼吁在进行人类基因组编辑时，一定要谨慎（相关阅读：张锋教授Nature子刊发文：编辑人类基因组需谨慎）。由于人与人之间的基因组存在大量不同，对一个人特异的基因编辑，在另一个人身上可能就会引起脱靶效应。因此，张锋教授建议在进行基因编辑前，先进行全基因组测序，使编辑技术的特异性达到最高。在人类的胚胎阶段，这样的策略是否可行，还需要进一步的验证。

“说实话，我感到了一些不安，”CRISPR技术的另一名先驱Jennifer Doudna教授评论说：“这不是说研究方面。我是指我们如何把这个技术应用到临床。”