中國的一個團隊採用了一種新方法來修復人類胚胎中的疾病基因。研究人員創造了帶有潛在致命血液疾病基因突變的克隆胚胎，然後精確地糾正了 DNA，以展示如何在發育的最早期階段預防這種情況。
這份報告於 9 月 23 日發表在《蛋白質與細胞》雜誌上1，是人類胚胎基因編輯系列實驗中的最新成果。科學家們表示，它採用了一系列令人印象深刻的創新。廣州中山大學的黃軍就帶領的團隊沒有替換基因的整個片段，而是使用美國開發的精密基因編輯技術2，調整了單個 DNA 字母或鹼基。
黃軍就的團隊也是第一個編輯掉導致“隱性”疾病的突變的團隊：這種疾病是由基因的兩個錯誤副本引起的。由於研究人員很難找到數十個都具有這種罕見雙重突變的胚胎，因此該團隊透過從患者的皮膚細胞中開發胚胎克隆來繞過這個障礙。
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“我當時想，‘他們為什麼要克隆？’ 然後我讀了論文，心想，‘哇，這太令人著迷了，’”俄勒岡健康與科學大學波特蘭分校的生殖生物學專家 Shoukhrat Mitalipov 說，他是人類克隆技術的先驅，也在從事胚胎基因編輯工作。“我不會想到這樣做。”
世界各地的科學家現在已經發表了八項關於人類胚胎基因編輯的研究報告，其中五項是在過去兩個月內發表的。沒有一項允許胚胎生長超過 14 天，而且研究目的各不相同：一些是為了測試基因編輯技術；另一些是為了編輯各種疾病相關基因；還有一些是為了揭示早期胚胎髮育背後的機制。黃軍就的團隊領導了第一份報告，該報告於 2015 年 4 月發表，其中他們使用 CRISPR-Cas9 酶複合物在特定位置剪斷染色體，切除 DNA 並用其他遺傳物質替換它3。
精確編輯
在最新的研究1中，黃軍就的團隊使用了 CRISPR-Cas9 的一種改進形式——“鹼基編輯”。它引導酶到達特定的基因序列，但不切割 DNA。相反，Cas9 酶被停用並連線到另一種可以替換單個 DNA 鹼基對的酶。到目前為止，這項技術可以將鳥嘌呤（“G”）轉化為腺嘌呤（“A”），並將胞嘧啶（“C”）轉化為胸腺嘧啶（“T”）。數百種遺傳疾病是由單鹼基變化或“點突變”引起的，因此在胚胎階段進行這種編輯有可能避免這些疾病。
黃軍就的團隊選擇了一種在中國人群中常見的突變：HBB 基因中某個位點從 A 變為 G 的轉變，這可能導致 β-地中海貧血，這是一種與重度或致命性貧血相關的隱性血液疾病。研究人員通常從體外受精 (IVF) 診所獲取胚胎，但這些機構擁有兩個相同罕見突變副本的胚胎的情況很少見。因此，黃軍就的團隊找到了一位患有這種血液疾病的人，提取了他們的皮膚細胞，並使用克隆技術開發出具有相同遺傳組成的胚胎。
研究人員報告說，在 20 個克隆胚胎中的 8 箇中，他們能夠將錯誤的 G 轉化回基因的一個或兩個副本中的 A。（修復一個副本可能足以治癒隱性疾病。）對於臨床應用而言，這個比率太低了，但相對於其他基因編輯研究中取得的效率而言，這個效率已經很高了。“修復率相當不錯，而且肯定很有希望，”堪培拉澳大利亞國立大學的遺傳學家 Gaetan Burgio 說。“我們的研究為治療 β-地中海貧血和其他遺傳性疾病開闢了新的途徑，”黃軍就說。
但科學家們警告說，並非所有八個胚胎中的細胞都被修復了。這些胚胎是“嵌合體”，這意味著它們具有不同遺傳組成的細胞的拼湊體，這可能很危險。“這看起來是紮實的工作，但也突顯出嵌合體現象仍然是人類胚胎中任何形式的基因編輯都面臨的挑戰，”紐約市哥倫比亞大學的幹細胞生物學家 Dieter Egli 說。
意外後果
一些科學家還質疑黃軍就的團隊是否充分尋找了由鹼基編輯程式可能引起的意外遺傳變化，即脫靶效應，儘管作者報告說沒有發現任何脫靶效應。
黃軍就說，未來的實驗將更加全面，但這項初步研究成功地證明了鹼基編輯技術可用於糾正人類胚胎中的疾病突變。當兩個副本都有缺陷時，傳統的 CRISPR-Cas9 可能無法修復胚胎，儘管這一點尚不清楚。例如，今年 8 月，Mitalipov 的團隊報告稱，他們使用 CRISPR-Cas9 透過使用基因的另一個健康副本作為模板，修復了可能導致潛在致命性心臟疾病的基因中的突變4。
黃軍就說，未來他計劃向攜帶一個突變基因副本（因此不受該疾病影響，但卻是該疾病的攜帶者）的捐贈者索取卵母細胞和精子，並使用這些來產生胚胎。其中一些胚胎將有兩個突變副本，另一些胚胎將有一個突變副本，但黃軍就希望編輯這兩種型別。這引發了一個有爭議的觀點，即基因編輯不僅可以用於預防嚴重疾病，還可以用於消除人們成為該疾病攜帶者的可能性。“鹼基編輯可以修復突變位點，並阻止其傳遞給下一代，”他說。
本文經許可轉載，最初於2017 年 10 月 2 日首次發表。