新受精卵（左）和后期人類胚胎（右）——致病基因突變被修復(fù)。圖片來(lái)源：OHSU

8月初，一個(gè)美國(guó)團(tuán)隊(duì)宣布，利用CRISPR技術(shù)成功修復(fù)了人類早期胚胎中一種與遺傳性心臟病相關(guān)的基因突變。這是美國(guó)國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行人類胚胎基因編輯。該消息在生物界引起一番熱議。

由于精確的基因編輯技術(shù)可用于修復(fù)人類胚胎中的致病基因突變，將其與體外受精等技術(shù)結(jié)合使用，或能防止有遺傳性疾病相關(guān)基因變異的人將疾病傳給下一代。研究人員表示，這一成果揭示了早期胚胎編輯在單基因顯性遺傳病安全防治方面的重大潛力，將對(duì)編輯技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展起到重要推動(dòng)作用。

但其他人或許有不同意見(jiàn)。近日，數(shù)位發(fā)育生物學(xué)家和干細(xì)胞專家在預(yù)印本網(wǎng)站BioRxiv公開(kāi)發(fā)文，質(zhì)疑該實(shí)驗(yàn)可能并沒(méi)有用基因編輯技術(shù)成功修復(fù)致病基因。而且，他們認(rèn)為，有關(guān)胚胎DNA在編輯后如何精確改變的不確定性，留下了許多技術(shù)安全問(wèn)題。

對(duì)此，領(lǐng)銜該研究的美國(guó)俄勒岡州健康和科學(xué)大學(xué)胚胎學(xué)家Shoukhrat Mitalipov發(fā)布聲明表示，他們堅(jiān)持自己在原論文中的結(jié)論。“我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基于針對(duì)數(shù)百個(gè)人類胚胎的精心實(shí)驗(yàn)。”

8月2日，Mitalipov團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)表文章，稱使用基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9，成功修復(fù)了人類胚胎細(xì)胞中突變異常的MYBPC3基因。

MYBPC3基因是肥厚型心肌病的“元兇”，而肥厚型心肌病是迄今已知1萬(wàn)多種單基因遺傳病之一，也是青壯年運(yùn)動(dòng)員猝死的主要原因之一。如果使用基因編輯技術(shù)在胚胎中成功修復(fù)MYBPC3突變，那么它就將不再遺傳給后代，讓這一家族性遺傳疾病獲得根治。

最新研究中，CRISPR-Cas9系統(tǒng)以100％的比例在正確基因位點(diǎn)實(shí)施了編輯，58個(gè)試驗(yàn)胚胎中42個(gè)未檢測(cè)到MYBPC3基因突變，即健康胚胎比例占72.4％。通常攜帶單拷貝基因突變的患者，只有一半的幾率把健康基因傳給下一代。而且，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在涉及安全性的脫靶問(wèn)題和嵌合現(xiàn)象上，也表現(xiàn)良好。

但與之前同類研究不同的是，在這次實(shí)驗(yàn)中，男性生殖細(xì)胞攜帶的變異基因不是被研究人員插入的健康基因而取代，而是用與之結(jié)合的卵細(xì)胞中健康基因作為模板進(jìn)行修復(fù)的。該團(tuán)隊(duì)總結(jié)稱，在進(jìn)行修復(fù)時(shí)，細(xì)胞必須依賴于卵子捐贈(zèng)者DNA的非突變序列。

該質(zhì)疑文章由紀(jì)念斯隆—凱瑟琳癌癥中心發(fā)育生物學(xué)家Maria Jasin和哥倫比亞大干細(xì)胞生物學(xué)家Dieter Egli負(fù)責(zé)統(tǒng)籌，其中作者還包括哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家George Church等。他們認(rèn)為，論文違背了關(guān)于胚胎在發(fā)育早期如何組織的既有認(rèn)知。即在受精后的數(shù)小時(shí)內(nèi)，來(lái)自精子的DNA和來(lái)自卵子的DNA離得較遠(yuǎn)，而且各自藏于一層隔膜之內(nèi)，是無(wú)法相互作用的。

而未參與BioRxiv文章撰寫的中國(guó)中山大學(xué)干細(xì)胞學(xué)家黃軍就副教授表示，“細(xì)胞利用自身的序列進(jìn)行修復(fù)并不意外”。他的課題組在此前的研究中運(yùn)用無(wú)法存活的異常三倍體人類胚胎也發(fā)現(xiàn)在對(duì)早期胚胎運(yùn)用CRISPR進(jìn)行基因編輯修復(fù)時(shí)，胚胎可以利用自身的序列進(jìn)行修復(fù)。黃軍就團(tuán)隊(duì)在世界上第一個(gè)發(fā)表人類胚胎基因編輯研究。

此外，預(yù)印本論文還提出了另外兩種可能性以解釋Mitalipov等人的發(fā)現(xiàn)：可能有些胚胎根本沒(méi)有遺傳父母中的突變基因；在體外受精過(guò)程中，胚胎有時(shí)候能夠偶然地不需要父源DNA就能夠開(kāi)始發(fā)育。所以，質(zhì)疑者表示，該研究并沒(méi)有排除每個(gè)胚胎可能發(fā)生上述情形。

此外，還有質(zhì)疑認(rèn)為，在胚胎早期突變的父源基因有可能被剪斷了，而不是被修復(fù)成健康基因，這意味著所謂的沒(méi)有檢測(cè)到突變可能是因?yàn)橥蛔兊幕�因被CRISPR剪切掉了所致。但這可能會(huì)對(duì)胚胎產(chǎn)生未知效果。

英國(guó)倫敦弗朗西斯·克里克研究所發(fā)育生物學(xué)家Robin Lovell-Badge表示，自從《自然》論文出版以來(lái)，這種“等位基因退出”的可能性一直是這個(gè)領(lǐng)域討論的話題。他表示，很多科學(xué)家都在等待Mitalipov的回答。

而在聲明中，Mitalipov表示，他們會(huì)針對(duì)質(zhì)疑聲中提出的而一些問(wèn)題進(jìn)行一對(duì)一的回應(yīng)。“我們也鼓勵(lì)其他科學(xué)家通過(guò)他們的人體胚胎實(shí)驗(yàn)重復(fù)我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并公開(kāi)他們的結(jié)果。”

據(jù)悉，質(zhì)疑文章已經(jīng)提交給《自然》雜志編輯部，進(jìn)行同行審議。此外，其他科學(xué)家也向媒體提出過(guò)質(zhì)疑，認(rèn)為精卵結(jié)合時(shí)兩種細(xì)胞的基因組相距較遠(yuǎn)，CRISPR工具不可能以卵細(xì)胞為基因模板，對(duì)男性生殖細(xì)胞的變異基因進(jìn)行修復(fù)。（張章編譯）