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

2017年，來自于俄勒岡健康與科學大學的Shoukhrat Mitalipov團隊在《Nature》上發(fā)文，首次利用CRISPR-Cas9技術成功修復人類胚胎中的一種致病突變。這一由來自中國、美國、韓國的科學家們合力完成的研究有望證明人類能夠安全、有效地糾正遺傳性疾病的缺陷基因。雖然這些被修改過的胚胎并未被允許繼續(xù)發(fā)育，更談不上移植入母體子宮，但是這一研究依然是一個里程碑。

這一進展引起了極大的關注，同時也帶來了很多質疑。批評者認為，研究團隊的證據并不具備說服力，而且從生物學角度看，這一突破似乎并不可信，同時也加劇了圍繞人類胚胎使用基因編輯技術預防疾病的爭議聲。

時隔一年，Shoukhrat Mitalipov團隊在Nature期刊做出回復，利用新的數據應對去年的質疑之聲。

對此，Nature 發(fā)表了題為“Did CRISPR really fix a genetic mutation in these human embryos?”的評論，文章表示，無論接下來會發(fā)生什么，關于人類胚胎中是否有可能修復突變的疑問很可能會一直持續(xù)下去，直到其他研究人員能夠重復這一試驗。但是不少國家并未同意胚胎編輯，所以這并非易事。

編輯胚胎、修復突變

Shoukhrat Mitalipov并不是第一個試圖糾正人類胚胎中致病突變的團隊。早在2015年，中國的黃軍就教授就已經打開先河——利用CRISPR技術在這些胚胎中編輯引發(fā)β-地中海貧血相關的基因HBB。

在他們的研究中，Shoukhrat Mitalipov團隊選用了攜帶一個基因拷貝突變（MYBPC3，會導致肥厚型心肌病）男性的精細胞，將其與捐贈的健康卵細胞結合，形成胚胎。考慮到人類攜帶每個基因的兩個拷貝（隨機選擇），研究人員最終獲得的58個胚胎中，約有一半攜帶突變的拷貝。對此，研究人員利用CRISPR-Cas9基因編輯技術尋找和修復攜帶的突變。

基因檢測結果顯示，在58個胚胎中，有42個胚胎擁有兩個正常的目標基因拷貝，即沒有攜帶MYBPC3基因突變。如果沒有基因編輯，這一比例將遠超預期。其中，只有一個經過修改的胚胎包含一些經過編輯和未經編輯的細胞——這一現象被稱為嵌合現象，一直困擾著人類胚胎編輯研究。

在他們的試驗中，研究團隊提供了MYBPC3一個正常的合成副本，作為CRISPR修復突變的模板。令人驚訝的是，研究人員發(fā)現，這些來自于精子的突變，可以通過卵細胞中正常版本的MYBPC3實現錯誤糾正。這種以卵細胞基因組作為模板的過程并沒有被很好地理解，并且被認為在基因編輯試驗中很少發(fā)生。

爭議、挑戰(zhàn)

然而，許多批評人士質疑這種說法的合理性，并對團隊的結果提出了不同的解釋。

英國巴斯大學的胚胎學家Tony Perry認為，早期胚胎的結構不太可能讓卵子的基因組作為修復精子突變的模板。在受精后發(fā)育的最初階段，卵子和精子的遺傳物質駐留在胚胎中不同的區(qū)域。他認為，這一階段，基因組在細胞中是分開的。他課題組曾在小鼠模型上發(fā)現，CRISPR在胚胎中可以極其迅速地發(fā)揮作用，因此不太可能以母親的基因組作為模板進行早期糾正。

紐約Memorial Sloan Kettering癌癥中心的發(fā)育生物學家Maria Jasin和哥倫比亞大學的干細胞生物學家Dieter Egli對此也表示了相同的質疑，他們于8月3日在Nature期刊發(fā)表了評述文章。

另外，還有一些批評者認為，CRISPR刪除了精子基因組中的MYBPC3及其周圍的一些基因信息，并不是真正修復了基因。如果缺失的DNA序列足夠大，Mitalipov團隊應用于胚胎的基因測試只能檢測到來源于母親的MYBPC3。這容易造成“假陽性結果”，即來源父親的突變副本已經被糾正了，而事實上它們只是缺失。

澳大利亞阿德萊德大學的發(fā)育遺傳學家Paul Thomas帶領團隊發(fā)表了另一份評論，他們同樣認為，當CRISPR編輯小鼠胚胎時，這種缺失偶爾會發(fā)生。Paul Thomas說，Mitalipov團隊還沒有完全解決大規(guī)模刪除的問題。他認為，還需要看其他研究團隊對胚胎編輯的結果。

參考資料：

Did CRISPR really fix a genetic mutation in these human embryos?