是悲是喜?!美国首个人类胚胎编辑成功,“编辑人”或已不远

古语曰:身体发肤,受之父母。从一颗受精卵开始,你的容貌甚至个性就已经被写在基因组中,无法改变。近日,来自美国波特兰的科学家们即将在胚胎基因编辑方面发表重大发现。他们通过CRISPR技术,成功改写单细胞胚胎信息,完成首个“美国制造”的编辑人类胚胎证明人类可以通过基因编辑技术,高效安全的对胚胎DNA进行编辑。


“定制婴儿”也许就在眼前。一直以来,在人类基因的编辑上,美国科学家都怀着一种复杂的情绪——敬畏、羡慕、而又束手束脚。由于严苛的法律限制,他们只能眼睁睁看着其他科学家在这个备受争议的方面披荆斩棘。目前为止,已有的三篇关于人类胚胎编辑的论文发表,而这三篇均来自于中国科学家。



图丨俄勒冈健康科学大学的生物学家Shoukhrat Mitalipov


而现在,这项研究的领导者,来自俄勒冈健康科学大学的生物学家 Shoukhrat Mitalipov 正在迎头赶上,甚至是完成反超。Mitalipov 和他的团队不仅在实验胚胎的数量上占有优势,更是说明了基因缺陷导致的遗传性疾病可以通过基因编辑手段更正,并且是高效安全的

Science官网同样发表了有关此次试验的报道。报道称,马里兰州约翰霍普金斯大学的伯曼生物伦理研究所 Jeffrey Kahn 认为,如果该项研究可以成功通过同行评议,“这将是基因编辑在临床应用上迈出的重要一步”。Jeffrey Kahn曾在美国国家科学院(NAS)的国家医学科学院担任委员,专注于基因编辑问题。

尽管目前为止并没有任何基因编辑的胚胎被允许继续发育成为婴儿,但历史的车轮不可阻挡,毫无疑问,基因编辑人类的诞生将是必然


在改变人类胚胎DNA时,科学家的目标是可以根除或更正那些引起遗传性疾病的基因,因为任何经过基因修饰的小孩都可以通过其生殖细胞将这种变化传递给后代,所以这个过程被称为“种系工程”(germline engineering)。


一些评论家认为种系实验的开展意味着潘多拉魔盒的打开——宗教组织、社会团体和生物技术公司将展开旷日持久的争论。美国情报界去年甚至将CRISPR称为一种潜在的“大规模毁灭性武器”。对此,Mitalipov拒绝发表评论,合作者之一,来自索尔克研究所的Jun Wu称,这将是“美国首个”相关研究。



实际上,世界首例人类胚胎基因编辑早在2015年就被中国科学家实现了。来自中山大学的黄军就教授领导了一支研究小组完成了这一里程碑式的成果,论文发表在《Protein& Cell》上。当时,研究小组试图对人三原核受精卵中的HBB基因(β-globin gene,编码红细胞 β-珠蛋白,地中海贫血症相关基因)进行了改造,其使用的基因编辑技术正是目前大热的CRISPR/Cas9。


在这个过程中,他们发现CRISPR技术会导致一部分DNA编辑错误,并且胚胎中一部分细胞被编辑,而另一部分没有被编辑。这个被称作“镶嵌效应”的影响,也被视作是种系编辑实验中一个巨大的不确定因素,成为反对派质疑胚胎基因编辑安全性的一个强大论据。因此,2015年的这项研究并不算严格意义上的完全成功。


2016 年 3 月,中国科学家又成功实现了国际上首例针对致病基因的人类胚胎基因编辑研究。广州医科大学附属第三医院的范勇教授在国际期刊《Journal of Assisted Reproduction and Genetics》上发布了这一成果。范勇研究组利用CRISPR/Cas9技术对人类3PN受精卵进行基因编辑,从而改变免疫细胞细胞膜蛋白上的CCR5基因。该实验的26个胚胎中有4个被成功编辑,产生能有效免疫艾滋病病毒的CCR5Δ32基因。不过,仍有部分胚胎包含未改变的CCR5基因。


镶嵌效应和脱靶效应(off-target effect)也使得中国科学家们的研究成果倍受争议。CRISPR技术用以防治婴儿疾病的效果并不稳定,因此Mitalipov的研究安全性也备受关注。


但Mitalipov及其团队却确信,他们可以成功避免CRISPR技术带来的镶嵌效应及脱靶率的影响。由于Mitalipov和他的团队尚未公布研究细节,我们无法获知该团队如何应对这个巨大的不确定因素。至今,Mitalipov本人也拒绝发表任何与此相关的言论。


具体而言,在Mitalipov团队的整个实验过程中,有数十个试管受精胚胎被用来实验,其中精子的捐献者均患有由基因突变引起的遗传性疾病。实验阶段的胚胎是很小的肉眼不可见的细胞团。Mitalipov的团队似乎是通过更早的将CRISPR相关药物注入卵子,并在同时使其受精,来克服前人们所产生的问题。而范勇研究组是将CRISPR注射进受精卵,两种研究的差别目前尚未得知。


“这成功地证明了其是可行的,他们显著的减小了镶嵌现象,尽管如此,我并不认为这将很快进入临床,但这已经比其他的研究者都快了一步了。”某熟悉该研究的科学家评价到。


该实验的主要思路与之前巴斯大学 Tony Perry 教授的老鼠毛皮颜色实验极为相似,Perry 成功的将小鼠后代皮毛的颜色从本该的棕色变成白色,该项研究发表于 2014 年底。


更有意思的是,Perry曾预测到“该方法或者类似的方法某一天将被应用在人类基因组早期发育的编辑中。”


值得一提的是,领导该研究的 Mitalipov 之所以选择进军胚胎编辑,完全源于偶然。这位科学家出生于哈萨克斯坦,多年来一直在试探科研的界限,推动科学的前进。2007 年,他向世界展示首只克隆猴。2013 年,他通过克隆技术创造了人类胚胎,用来为患者提供特异干细胞。


就在2月,他迎来了一个好机会。当时,美国国家科学院的一份报告被广泛认为是种系修饰研究在实验室中大开绿灯的一种表现。该报告同时也对使用CRISPR技术进行婴儿基因编辑提供了支持,但仅限于应对那些严重疾病的情况下使用。


咨询委员会同时也在基因强化的部分划下警戒线——比如说更高的智力。“通过基因编辑手段来增强特质或能力,这将引发我们对获益与危险之间权衡,同时如果只能部分人能够受益,这又是否公平,这些都是需要我们进行思考的。”美国国家科学院的联合主席,来自威斯康辛大学麦迪逊分校的Alta Charo教授说到。


在美国,国会已经禁止了所有试图将编辑过的试管授精胚胎培育成婴儿的实验。同时向卫生部下达要求,禁止相关临床试验的批准。所以,Mitalipov的最新研究成果极有可能依靠非政府资金支持,因为美国国会明令禁止将纳税人的钱用于人类胚胎基因编辑的相关研究。


早在 2015 年,美国再生医学联盟(the Alliance for Regenerative Medicine in Washington, D.C.)执行董事迈克尔·维纳(Michael Werner)就在《Nature》上发表评论,称生殖细胞基因编辑带来的伦理和安全问题不容小觑。


尽管有这样的障碍,通过基因编辑得到的“编辑人”却时时刻刻都可能被创造出来。甚至小到一间诊所,只要其具有试管授精的技术能力,尤其是在那些并没有如此严苛的法律限制的地方。


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