發(fā)布日期：2017-08-04

今日，《自然》在線發(fā)表了一項極具話題性的研究。來自美國與韓國的一支跨國團隊使用當下熱門的CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)，在人類的早期胚胎中修復了一個能導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，這項研究在科學與倫理兩大領域，都觸及到了邊界。

該研究的主要負責人之一Shoukhrat Mitalipov教授（圖片來源：《自然》）

劃時代的突破

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，修復人類胚胎中的MYBPC3基因突變。這個基因突變出現(xiàn)的概率并不低——據(jù)統(tǒng)計，每500個人里，就有1人受它影響。它會帶來肥厚性心肌病，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)育早期修復這個基因，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，修復患者的基因突變（圖片來源：《自然》）

為了實現(xiàn)這個想法，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。他們招募了一名男性患者，然后在他的皮膚成纖維細胞中嘗試去除MYBPC3基因突變。技術的開發(fā)非常順利，只需兩步就能完成修復的工作：首先，這個突變的基因區(qū)域會被Cas9酶切開；其次，利用人為提供的正常MYBPC3基因作為模板，細胞內(nèi)的DNA修復機制會自動對突變進行修補。

隨后，他們測試了這個技術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的卵子進行結合，使卵子受精。受精的18個小時后，他們往受精卵里注射入了一整套能修復MYBPC3基因的系統(tǒng)。隨后，他們在多個胚胎里，以單細胞的分辨率，評估該基因是否得到了有效的修復。

這項研究的設計思路（圖片來源：《自然》）

實驗的結果令人震驚！這套系統(tǒng)以極高的比例修復了胚胎細胞中的基因突變，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。這表明這支跨國團隊開發(fā)出了一種改造人類胚胎的有效技術，而且不會產(chǎn)生人們之前所擔憂的常見問題。

Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授（左）是本研究的主要負責人之一；Jun Wu博士（右）是共同第一作者（圖片來源：Salk研究所）

“由于干細胞技術和基因編輯技術上的突破，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：“基因編輯技術才剛剛起步。即便如此，我們已經(jīng)在初步的結果中證實了它的安全與有效。未來的關鍵在于，我們要以最為謹慎的態(tài)度，集中所有的注意力，來考慮所有的倫理問題。”

不安與擔憂

任何一項突破性技術在問世時，都會引起熱議，何況是這款直接改造人類胚胎的技術？對于這項研究以及其未來的發(fā)展，人們的擔憂主要在兩大方面。

第一個是在基因編輯技術本身。目前，我們還不能完全掌握胚胎細胞對CRISPR-Cas9基因編輯技術的反應。舉例來說，在這項實驗里，研究人員提供了一條人造的DNA，它帶有健康的MYBPC3基因。按設想，這條DNA應當能作為基因突變修復的模板。然而出乎他們預料的是，細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基因突變進行了修復。換句話說，雖然該實驗取得了令人滿意的結果，我們并沒有控制其中的每一個環(huán)節(jié)。

CRISPR先驅之一張鋒教授呼吁，人類基因組編輯需要謹慎（圖片來源：Stat）

此外，基因編輯的個體化也是許多學者擔心的重點。在這篇論文發(fā)表的幾天前，CRISPR技術先驅之一張鋒教授就在《Nature Medicine》上撰文，呼吁在進行人類基因組編輯時，一定要謹慎（相關閱讀：張鋒教授Nature子刊發(fā)文：編輯人類基因組需謹慎）。由于人與人之間的基因組存在大量不同，對一個人特異的基因編輯，在另一個人身上可能就會引起脫靶效應。因此，張鋒教授建議在進行基因編輯前，先進行全基因組測序，使編輯技術的特異性達到最高。在人類的胚胎階段，這樣的策略是否可行，還需要進一步的驗證。

“說實話，我感到了一些不安，”CRISPR技術的另一名先驅Jennifer Doudna教授評論說：“這不是說研究方面。我是指我們?nèi)绾伟堰@個技術應用到臨床。”

CRISPR的另一名先驅Jennifer Doudna教授表示了擔憂（圖片來源：加州大學伯克利分校）

另一些學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技術來達成我們的目的？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，我們完全可以篩選出不帶這個突變的胚胎，消除疾病隱患。

此外，有些科學家擔心我們在改造人類胚胎的道路上走得太遠。在這項研究里，我們只是使用基因編輯技術修復了致病的基因突變。將來，萬一有人想把這項技術用于其它方面，比如提高人的智力，或是增強人的體格，又會發(fā)生什么呢？“人工設計”的嬰兒，勢必會引起倫理上的激烈討論。

后記

無論如何，這項研究本身有其重要的科學價值與意義，也足以成為年度科學突破之一。包括作者在內(nèi)，許多學者建議，我們還要進一步了解這一技術的機理與風險。即便將來它順利走入臨床應用，我們也還需要對它進行嚴格的監(jiān)管。

這項研究究竟是帶來了科學女神的饋贈，還是打開了潘多拉魔盒，未來會給我們答案。

來源：學術經(jīng)緯