首次成功編輯人類胚胎移除疾病

美國科學家發表了一篇論文，表明已經成功編輯人類胚胎，糾正引起遺傳性心臟病的基因突變。這一發現極其重要，首次演示了這一技術某天可能被用於安全編輯我們的諸多致命性疾病。

所用的基因組編輯工具CRISPR-Cas9自從發現以來在短短時間內就迅速改變了生物學領域，在時間和成本上超越了先前所有改造細胞和基因組的方法。

credit: 銳景創意

這一技術就像是分子剪刀，可以剪切和粘貼DNA，是細菌用來避開有害感染的天然防禦系統。這一系統能識別入侵病毒的DNA，剪切掉並將切下來的序列集成到自身的基因組中，使得細菌能修改自身的基因，從而對具有類似DNA的病毒的未來可能感染免疫。正是這種識別和剪切DNA的能力使得科學家用此針對性編輯特定DNA區域。

將這一技術應用於「生殖細胞」或者胚胎，就能改變生殖系。這意味著任何改變都將是永久性的，將傳遞為未來的後代中。這在倫理上就變得複雜了，但對人類生殖系基因組編輯有嚴格的管控，大部分這類操作都是非法的。英國在2016年准許利用CRISPR研究人類胚胎，但僅限於早期發育。任何國家都不允許將編輯後的胚胎移入子宮並發育為胎兒。

2015年，中國科學家宣布利用CRISPR編輯了不可行胚胎(即無法導致活產的胚胎)，此後生殖系基因組編輯就成為了全球焦點。他們修改了造成β地中海貧血病的基因。雖然該研究取得了一定的成功，但由於過早將這一技術用於人類胚胎而招致了大量批判。研究結果表明該過程會引起大量可能的危險、目標之外的突變。

引人注目的成果

這一發表在自然雜誌上的新研究是不同的，針對可行的人類胚胎進行了研究，表明可以安全進行基因組編輯而不引發有害的突變。該團隊利用CRISPR校正了基因MYBPC3上的突變，40%的肥厚型心肌病都是由這一突變引起的。這是一種顯性遺傳病，基因中只要有一份異常就會引起個體發病。

研究者利用攜帶一份MYBPC3突變基因的病人的精子製造了54個胚胎，利用CRISPR-Cas9糾正了這一突變。如果沒有基因組編輯，大約一半的胚胎將攜帶病人的正常基因，一半則攜帶異常基因。

基因組編輯的目標是全部胚胎都正常。在首輪試驗中，他們發現66.7%的胚胎在被注射CRIPSR後變為正常。在剩下18個胚胎中，5個沒有變化，表明編輯沒有生效。在13個胚胎中，只有一部分細胞被編輯了。

有效程度受到使用的CRISPR類型的影響，此外最關鍵的是注入到胚胎中的時機。研究者於是也嘗試將CRISPR-Cas9同時注入到精子和卵細胞中，得到的結果更為喜人。研究者利用一種名為卵胞漿內單精子注射的體外受精技術對75個成熟捐贈人類卵細胞進行了實驗，這一次，72.4%的胚胎都正常了。這一方法同樣降低了混合編輯和未編輯細胞的胚胎(這種胚胎也被稱為嵌合體)數目。

最後，該團隊在胚胎髮育的更晚時期——胚泡之時，向22個胚胎注入了CRISPR-Cas9。研究者發現編輯的確起作用了，並且目標之外的突變也很少。

新世界？

哪兒這是否意味著我們已經能治癒遺傳性疾病呢？值得注意的是，該研究並未實現100%的成功率。即使是研究者自己也強調需要進行進一步的研究，來了解這一技術的潛力和限制。

在我們看來，不太可能在短時間內利用基因組編輯治療大部分遺傳性疾病。我們仍然不能確定基因組編輯過的小孩在整個生命中會怎樣發育，所以攜帶遺傳病的夫妻不太可能直接就選擇基因編輯而不是已經可用的測試，比如胚胎植入前遺傳學診斷或產前診斷。

很多人都擔心改變和改善人類胚胎之間的界限在哪裡。如果某人有可能因為生長激素異常而個子較矮，那麼編輯基因組讓他變得更高是被認定為一種治療還是一種改善？容易發現其中的界線很模糊。

大部分國家都在爭論基因修改人類胚胎的臨床、倫理和社會影響。某些國家出於道德和倫理方面的考量，可能永遠不會批准生殖系基因組編輯。即便英國的法律已經修改允許基因組編輯，人類受精和胚胎學管理局也會嚴格監管，保證只被用於醫學。

這並不意味著我們不應該公開討論其中的倫理內涵，這十分重要。但我們也需要慶祝這一研究領域的驚人進展，這些研究某一天可能將幫助根除某些致命性疾病，那時我們才能對新世界下定論。
論文原文：doi:10.1038/nature23305

本文譯自 conversation，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。Joyce Harper&Helen O"Neill(倫敦大學學院)

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