基因编辑真能修复人类胚胎的基因突变吗?

2020-06-27 浏览(7504) 评论(55) 当前位置:主页 > 人科介绍 >基因编辑真能修复人类胚胎的基因突变吗?

基因编辑真能修复人类胚胎的基因突变吗? 

  2017年,奥勒冈健康与科学大学生殖生物学家舒哈拉特‧米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)领导的研究团队在《自然》(Nature)期刊发表一篇研究论文,声称他们利用CRISPR基因编辑技术成功修复了人类胚胎中的致病基因突变,研究发表后随即引起轰动和备受争论。批评者认为,该研究提出的证据说服力不足,从生物学角度来看可信度也不高。这项研究让基因编辑能否修复人类胚胎以预防遗传疾病的话题持续增温。

  时隔一年之后,米塔利波夫的研究团队发表新数据来支持他们的理论,也再度引来两篇投书批判米塔利波夫的实验结果。米塔利波夫的研究团队并非第一个尝试修正人类胚胎中致病基因突变的研究团队。2015年,中国科学家首先跨越了这道障碍。不过目前看来米塔利波夫的成果似乎最有前景。无论接下来如何进展,人类是否能修复胚胎基因突变的话题势必会持续争论下去,直到某个研究独立重複出相同的结果。但是,在基因修复受到严格管制或非法的限制之下,这并非易事。

基因编辑真能修复人类胚胎的基因突变吗?

  米塔利波夫团队採用一名携带遗传性心脏疾病「肥厚性心肌症」基因的男性精子与健康的捐赠卵子结合,从而创造出人类胚胎。由于人类的每个基因会携带两边的基因複本,因此科学家创造的58个胚胎中大约有一半胚胎会携带突变的基因複本,研究目标是透过CRISPR-Cas9基因编辑技术寻找和修复所有突变的基因複本。

  修复后的基因检测显示,在这58个编辑过的胚胎中,有42个胚胎具备正常的两个目标基因複本,即没有携带名为MYBPC3的突变基因。如果没有进行基因编辑,这个数目将远远超过预期。其中,只有一个修复的胚胎包含了编辑过与未编辑过的细胞——这种现象被称为嵌合现象,至今仍是困扰人类胚胎编辑研究的问题。

  在他们的实验中,研究团队提供正常的MYBPC3人造基因複本,作为CRISPR修复突变基因时的範本。令人惊讶的是根据研究团队的说法,来自精子的突变基因竟能够被卵子基因组中健康的MYBPC3所修正。这种透过卵子细胞基因组进行修正的过程尚不明确,在基因编辑实验也很少发生。

  因此,许多批评者怀疑此说法的合理性和真实性,并对实验结果提出不同的可能解释。

基因编辑真能修复人类胚胎的基因突变吗?

  英国巴斯大学的胚胎学家托尼‧佩里(Tony Perry)表明,早期胚胎的结构让卵子基因组不太可能成为修复精子突变基因的範本。在受精后最初的发育阶段,卵子和精子的遗传物质在胚胎中分属遥远的不同区域,他说:「从细胞学角度来说,基因组相隔的距离有如星系之间那幺遥远。」佩里在实验鼠胚胎进行的研究显示,CRISPR基因编辑技术在胚胎中作用非常迅速,因此卵子基因组不太可能在这幺早期就进行修正。

  纽约史隆凯特琳癌症研究中心的发育生物学家玛丽亚‧贾辛(Maria Jasin)和哥伦比亚大学的干细胞生物学家迪特‧埃格利(Dieter Egli)发表的评论也表达跟佩里相同的疑虑。贾辛、埃格利和其他批评者认为,另一种可能是CRISPR删除了精子基因组中的MYBPC3及其周边基因物质,而非真正修复了基因。当遗失的DNA序列够大时,研究团队对胚胎的基因检测就只能发现卵子中的健康MYBPC3。也就是说,研究团队可能以为精子的基因複本被卵子修正,但实际上是遗失所以检测不到。

  澳洲阿德莱德大学的发育遗传学家保罗‧汤玛斯(Paul Thomas)领导的研究团队也表示,当他们的团队用CRISPR编辑实验鼠胚胎时,遗失的情况偶尔也会发生,这与不久前有关CRISPR应用在人类胚胎干细胞上的发现相呼应。

基因编辑真能修复人类胚胎的基因突变吗?

  米塔利波夫反驳指出,研究团队尝试在MYBPC3周边寻找遗失情形,但在一定範围内并没有发现删除的迹象。他们提供更多新数据以证明编辑过的胚胎携带了卵子基因组的两个基因複本,并初步证明CRISPR也可能在初期胚胎的后期发育阶段起作用,以此解释卵子基因组如何提供範本修正的问题。米塔利波夫补充说,在进一步尚未发表的实验中,团队已经修复了造成肥厚性心肌症的不同突变基因,在这些实验中健康的卵子基因複本再次进行了基因修复的情形。

  汤玛斯认为,米塔利波夫的研究团队还没有完全解决关于大量删除的问题。他认为,只有当其他科学家也能成功在人类胚胎上进行基因修复时,这些问题才得以解决。汤玛斯说:「这可能还需要一些时间,因为基因修复的实验在许多地区仍受到严格管制或不被允许。」

  米塔利波夫希望结果能被複製。他预测说:「人们将会一次又一次看见人类胚胎的修复成果。」他还提到今年初发表的另一项研究预印本也使用CRISPR技术在实验鼠胚胎中进行基因修复,而且与米塔利波夫团队在人类胚胎上使用的方法大致相同。

参考报导:Nature

图片出处:yourgenome@flickr