《细胞》:CRISPR 编辑人类胚胎存在重大隐患

来源:环球科学发布时间:2020-11-10

《细胞》杂志在线发表了一篇关于CRISPR编辑人类胚胎的重要论文,指出这种工具在编辑特定的基因后,有可能会移除一大段染色体!	

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CRISPR基因编辑工具是本世纪以来生物技术领域取得的最大突破之一,也在几周前斩获了诺贝尔化学奖的殊荣。使用这种工具,科学家们能够快速对细胞进行基因编辑,大大提高研究的效率。


但在编辑人类胚胎上,CRISPR却始终充满了争议。这不仅有着伦理上的问题,也有着技术上的隐患。在本篇《细胞》论文中,科学家们评估了使用CRISPR工具修复一条致盲基因的可能性。这条基因叫做EYS,其中的一些突变(如移码突变)会导致遗传性眼盲。


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▲位于6号染色体的EYS基因发生移码突变时,会导致遗传性眼盲(图片来源:参考资料[1])


为了矫正EYS基因突变,他们招募了一名眼盲患者,请他捐献精子,并将精子和CRISPR编辑工具一同注射入卵细胞中。理论上说,这有望在胚胎细胞的发育过程中修复突变,产生健康的胚胎。类似的,科学家们也做了另外一种尝试:先让卵细胞受精,再在发育到双细胞阶段的时候引入CRISPR编辑工具,进行修复。


对于出现移码突变的EYS基因,研究人员预计会出现两种基因编辑结果:第一种是精准的修复,产生完全正常的基因;另一种是在编辑位点出现一些序列的插入或删除,矫正移码突变。换句话说,修复虽然不完美,但也可以产生具有正常功能的蛋白产物。


初看之下,实验还算顺利。在后续的简单测序中,研究人员们发现在进行基因修复的20个胚胎中,有17个胚胎已经检测不出突变的EYS基因。


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图片来源:123RF


这不就说明基因编辑成功了吗?未必。科学家们在实验结果的解读上显得非常谨慎——检测不出突变基因,有可能是因为这些基因得到了修复,也有可能是因为来自精子的突变基因片段丢失了。


分析了这些早期胚胎的基因组后,研究人员们观察到了第三种,也是一种没有预料到的结果——在CRISPR技术的编辑下,有一半的双链DNA断裂没有得到修复,这导致突变EYS基因所在的6号染色体出现了部分丢失,甚至是完全丢失!这也表明使用CRISPR技术编辑人类胚胎,还存在很大的挑战。


▲研究示意图(图片来源:参考资料[1])


该研究的官方新闻稿指出,2017年的一项研究表明可以通过CRISPR技术修复人类胚胎中导致心脏病的一个突变,而本研究则给当时的结果笼罩上了一层疑云:我们不确定3年前的那项研究究竟是因为基因编辑的成功,还是因为相应染色体片段的丢失。


“我们的研究表明在这个人类发育阶段,CRISPR/Cas9系统还没有完全准备好进入临床,修复突变。”本研究的通讯作者Dieter Egli教授说道,“如果2年前就知道我们的结果,我怀疑是否还会有人在临床上用CRISPR去编辑人类的胚胎。”


研究人员们期望这些结果可以打消那些不成熟、不负责的临床尝试的想法,并推动更安全、更有效技术的诞生。


参考资料:

[1]  Michael V. Zuccaro et al., (2020), Allele-Specific Chromosome Removal after Cas9 Cleavage in Human Embryos, Cell, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.10.025

[2] Study Identifies Pitfall for Correcting Mutations in Human Embryos with CRISPR, Retrieved October 29, 2020, from https://www.cuimc.columbia.edu/news/study-identifies-pitfall-correcting-mutations-human-embryos-crispr

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