科学家质疑美国首批基因编辑人类胚胎

新受精卵（左）和后期人类胚胎（右）——致病基因突变被修复。图片来源：OHSU

8月初，一个美国团队宣布，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，领衔该研究的美国俄勒冈州健康和科学大学胚胎学家Shoukhrat Mitalipov发布声明表示，他们坚持自己在原论文中的结论。“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，那么它就将不再遗传给后代，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而取代，而是用与之结合的卵细胞中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。

此外，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剪切掉了所致。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》论文出版以来，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，他们会针对质疑声中提出的而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。（张章编译）