發(fā)布日期：2017-08-04
今日，《自然》在線發(fā)表了一項(xiàng)極具話題性的研究。來自美國與韓國的一支跨國團(tuán)隊(duì)使用當(dāng)下熱門的CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)，在人類的早期胚胎中修復(fù)了一個(gè)能導(dǎo)致心臟問題的基因突變。這意味著我們終于有了安全可靠的手段去徹底改變一個(gè)人的基因，也讓我們離“造物者”的角色無比接近。正如許多人所熱議的那樣，這項(xiàng)研究在科學(xué)與倫理兩大領(lǐng)域，都觸及到了邊界。
該研究的主要負(fù)責(zé)人之一Shoukhrat Mitalipov教授（圖片來源：《自然》）
劃時(shí)代的突破
在《自然》的這篇論文中，研究人員想要通過CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，修復(fù)人類胚胎中的MYBPC3基因突變。這個(gè)基因突變出現(xiàn)的概率并不低——據(jù)統(tǒng)計(jì)，每500個(gè)人里，就有1人受它影響。它會(huì)帶來肥厚性心肌病，讓看似健康的年輕人突然猝死。
由于這一突變屬于顯性遺傳，它很容易就能傳到下一代，并引起同樣的癥狀。因此，倘若我們能用基因編輯的手段，在人類的胚胎發(fā)育早期修復(fù)這個(gè)基因，就能一勞永逸地消除該突變帶來的隱患。
研究人員想要用CRISPR-Cas9技術(shù)，修復(fù)患者的基因突變（圖片來源：《自然》）
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法，研究人員首先開發(fā)了能針對肥厚性心肌病的CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)。他們招募了一名男性患者，然后在他的皮膚成纖維細(xì)胞中嘗試去除MYBPC3基因突變。技術(shù)的開發(fā)非常順利，只需兩步就能完成修復(fù)的工作：首先，這個(gè)突變的基因區(qū)域會(huì)被Cas9酶切開；其次，利用人為提供的正常MYBPC3基因作為模板，細(xì)胞內(nèi)的DNA修復(fù)機(jī)制會(huì)自動(dòng)對突變進(jìn)行修補(bǔ)。
隨后，他們測試了這個(gè)技術(shù)是否能在人類胚胎中起效。研究人員將這名男性患者精子與捐贈(zèng)的卵子進(jìn)行結(jié)合，使卵子受精。受精的18個(gè)小時(shí)后，他們往受精卵里注射入了一整套能修復(fù)MYBPC3基因的系統(tǒng)。隨后，他們在多個(gè)胚胎里，以單細(xì)胞的分辨率，評估該基因是否得到了有效的修復(fù)。
這項(xiàng)研究的設(shè)計(jì)思路（圖片來源：《自然》）
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果令人震驚！這套系統(tǒng)以極高的比例修復(fù)了胚胎細(xì)胞中的基因突變，研究人員也沒有檢測到明顯的脫靶突變，或是基因組不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這表明這支跨國團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種改造人類胚胎的有效技術(shù)，而且不會(huì)產(chǎn)生人們之前所擔(dān)憂的常見問題。
Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授（左）是本研究的主要負(fù)責(zé)人之一；Jun Wu博士（右）是共同第一作者（圖片來源：Salk研究所）
“由于干細(xì)胞技術(shù)和基因編輯技術(shù)上的突破，我們終于開始能解決一些致病的基因突變了。這有望影響到全球數(shù)百萬人！”該論文的通訊作者之一，Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授說道：“基因編輯技術(shù)才剛剛起步。即便如此，我們已經(jīng)在初步的結(jié)果中證實(shí)了它的安全與有效。未來的關(guān)鍵在于，我們要以最為謹(jǐn)慎的態(tài)度，集中所有的注意力，來考慮所有的倫理問題。”
不安與擔(dān)憂
任何一項(xiàng)突破性技術(shù)在問世時(shí)，都會(huì)引起熱議，何況是這款直接改造人類胚胎的技術(shù)？對于這項(xiàng)研究以及其未來的發(fā)展，人們的擔(dān)憂主要在兩大方面。
第一個(gè)是在基因編輯技術(shù)本身。目前，我們還不能完全掌握胚胎細(xì)胞對CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的反應(yīng)。舉例來說，在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)里，研究人員提供了一條人造的DNA，它帶有健康的MYBPC3基因。按設(shè)想，這條DNA應(yīng)當(dāng)能作為基因突變修復(fù)的模板。然而出乎他們預(yù)料的是，細(xì)胞并沒有采納這條人為模板，而是根據(jù)卵子里的健康基因，對MYBPC3基因突變進(jìn)行了修復(fù)。換句話說，雖然該實(shí)驗(yàn)取得了令人滿意的結(jié)果，我們并沒有控制其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。
CRISPR先驅(qū)之一張鋒教授呼吁，人類基因組編輯需要謹(jǐn)慎（圖片來源：Stat）
此外，基因編輯的個(gè)體化也是許多學(xué)者擔(dān)心的重點(diǎn)。在這篇論文發(fā)表的幾天前，CRISPR技術(shù)先驅(qū)之一張鋒教授就在《Nature Medicine》上撰文，呼吁在進(jìn)行人類基因組編輯時(shí)，一定要謹(jǐn)慎（相關(guān)閱讀：張鋒教授Nature子刊發(fā)文：編輯人類基因組需謹(jǐn)慎）。由于人與人之間的基因組存在大量不同，對一個(gè)人特異的基因編輯，在另一個(gè)人身上可能就會(huì)引起脫靶效應(yīng)。因此，張鋒教授建議在進(jìn)行基因編輯前，先進(jìn)行全基因組測序，使編輯技術(shù)的特異性達(dá)到最高。在人類的胚胎階段，這樣的策略是否可行，還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。
“說實(shí)話，我感到了一些不安，”CRISPR技術(shù)的另一名先驅(qū)Jennifer Doudna教授評論說：“這不是說研究方面。我是指我們?nèi)绾伟堰@個(gè)技術(shù)應(yīng)用到臨床。”
CRISPR的另一名先驅(qū)Jennifer Doudna教授表示了擔(dān)憂（圖片來源：加州大學(xué)伯克利分校）
另一些學(xué)者則從倫理的角度上提出了考量。他們指出，我們是否一定要使用CRISPR技術(shù)來達(dá)成我們的目的？由于MYBPC3基因突變是顯性遺傳，對于該突變雜合的攜帶者來說，將這個(gè)突變遺傳給下一代的概率只有50%。既然同樣要使用體外受精技術(shù)，我們完全可以篩選出不帶這個(gè)突變的胚胎，消除疾病隱患。
此外，有些科學(xué)家擔(dān)心我們在改造人類胚胎的道路上走得太遠(yuǎn)。在這項(xiàng)研究里，我們只是使用基因編輯技術(shù)修復(fù)了致病的基因突變。將來，萬一有人想把這項(xiàng)技術(shù)用于其它方面，比如提高人的智力，或是增強(qiáng)人的體格，又會(huì)發(fā)生什么呢？“人工設(shè)計(jì)”的嬰兒，勢必會(huì)引起倫理上的激烈討論。
后記
無論如何，這項(xiàng)研究本身有其重要的科學(xué)價(jià)值與意義，也足以成為年度科學(xué)突破之一。包括作者在內(nèi)，許多學(xué)者建議，我們還要進(jìn)一步了解這一技術(shù)的機(jī)理與風(fēng)險(xiǎn)。即便將來它順利走入臨床應(yīng)用，我們也還需要對它進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管。
這項(xiàng)研究究竟是帶來了科學(xué)女神的饋贈(zèng)，還是打開了潘多拉魔盒，未來會(huì)給我們答案。
來源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯
