中國科學家在世界上首次報告稱，他們已使用強大的基因編輯技術來修改人類胚胎。他們的論文於4月18日在北京的期刊《蛋白質與細胞》上發表，這對於科學界來說並不意外，但它引發了關於哪些型別的基因編輯研究是符合倫理的廣泛辯論。該出版物還提出了關於如何以適當方式發表此類工作的疑問。
在論文中，由廣州中山大學的基因功能研究員黃軍就領導的研究人員描述了他們如何使用一種名為CRISPR/Cas9的分子系統（以其易用性而聞名）來切割人類胚胎中的DNA，然後嘗試透過引入新的DNA來修復它。
為了有意識地避免倫理方面的擔憂，該團隊使用了從生育診所獲得的不可存活的胚胎，這些胚胎中的卵子由兩個精子受精，因此無法導致活產。
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諸如依賴CRISPR/Cas9的技術之類的基因編輯技術先前已被用於修改成人人體細胞和動物胚胎中的DNA。今年早些時候，有傳言稱這些方法也被應用於人類胚胎，但黃軍就的論文是對此的首次發表報告。
該團隊使用CRISPR/Cas9修改了一個基因，當該基因發生突變時，可能會導致一種潛在的致命性血液疾病，稱為β-地中海貧血。一些研究人員認為，如果對可存活的胚胎進行這種手術，則可以在嬰兒出生前消除破壞性的遺傳疾病。其他人則認為，這種工作跨越了道德界限：為了回應正在進行這項工作的傳言，研究人員在3月份的《自然》和《科學》雜誌上警告說，由於對胚胎的遺傳改變（一種被稱為種系修飾的手術）是可遺傳的，因此它們可能會對後代產生不可預測的影響。
研究人員還表示擔心，對人類胚胎的任何基因編輯研究都可能成為邁向不安全、不道德或非醫療用途的該技術的滑坡。
嚴重障礙
黃軍就的團隊表示，他們的結果揭示了在臨床環境中應用該方法的嚴重障礙。該團隊向86個胚胎注射了CRISPR/Cas9以及其他旨在新增新DNA的分子。然後，研究人員等待了48小時，到那時，胚胎將生長到每個約有八個細胞。在存活的71個胚胎中，有54個進行了基因測試。結果表明，只有28個成功拼接，而其中只有4個包含旨在修復切割的遺傳物質。“這就是我們停止的原因，”黃軍就說。“我們仍然認為它太不成熟了。”
他的團隊還發現，大量的“脫靶”突變被認為是由於CRISPR/Cas9複合物作用於基因組的其他部分而引入的。這種影響是圍繞種系編輯的主要安全問題之一，因為這些意外的突變可能是有害的。
這種突變的發生率遠高於在小鼠胚胎或人類成人細胞的基因編輯研究中觀察到的突變率。黃軍就指出，他的團隊可能只檢測到了意外突變的一個子集，因為他們的研究只關注了基因組中稱為外顯子的部分。“如果我們做了全基因組測序，我們會得到更多，”他說。
黃軍就想知道，是否有什麼本質上的不同，使得人類胚胎比動物胚胎更容易受到額外的突變。他表示，一些批評這項工作的人提出的另一種可能性是，CRISPR/Cas9在他們的團隊使用的胚胎中發揮了不同的作用，因為這些胚胎是兩個精子使卵子受精的產物。
對於某些人來說，這些技術挑戰支援了關於暫停所有人類種系修飾研究的論點。“我認為這篇論文字身實際上提供了我們所指出的所有資料，”加利福尼亞州里士滿市Sangamo BioSciences的總裁，也是撰寫呼籲暫停的《自然》文章的小組成員Edward Lanphier說。
但馬薩諸塞州波士頓哈佛醫學院的遺傳學家George Church不同意該技術如此不成熟的說法。他說，研究人員沒有使用最新的CRISPR/Cas9方法，而且如果他們這樣做，可以避免或減少許多研究人員的問題。
儘管研究人員一致認為，在解決人類胚胎編輯的倫理和安全問題時，需要暫停臨床應用，但許多人認為黃軍就團隊所做的研究型別沒有問題，部分原因是胚胎不可能導致活產。“這並不比體外受精一直在發生的事情更糟糕，即不可存活的胚胎被丟棄，”英國曼徹斯特大學的生物倫理學家John Harris說。“我認為沒有任何理由暫停研究，”他補充道。同時，Church指出，許多最早的CRISPR/Cas9實驗是在人類誘導多能幹細胞中開發的，即已被重新程式設計為具有轉變成任何細胞型別（包括精子和卵子）能力的成人細胞。他質疑黃軍就的實驗是否更具有內在的問題。
在中國和美國許多州，修改人類胚胎是合法的。當被問及黃軍就的研究是否會在其規則下獲得資助時，美國國家衛生研究院表示，“很可能得出結論，它無法資助此類研究”，並且正在關注該技術，以確定其規則是否需要修改。
日本札幌北海道大學研究生物倫理學和政策的石井哲也補充說，由於黃軍就團隊使用的胚胎最初是為體外受精而建立的，而不是用於研究，因此這項工作已經克服了在其他國家也會面臨的許多倫理障礙。
下一步
哈佛醫學院的幹細胞生物學家George Daley說，將基因編輯應用於人類胚胎可以回答許多與臨床應用無關的基本科學問題，他支援出於研究目的在體外編輯人類胚胎。
例如，用CRISPR/Cas9改變發育基因可以幫助揭示其功能。“關於人類早期發展的一些問題只能透過研究人類胚胎來解決，”他說。
Daley說，基因編輯還可以用於在胚胎中設計特定的疾病相關突變，然後可以用這些突變來產生胚胎幹細胞，這些幹細胞可以作為測試藥物和其他疾病干預措施的模型。
黃軍就現在計劃研究如何使用成人人體細胞或動物模型來減少脫靶突變的數量。
儘管如此，研究人員預計將在人類胚胎中看到更多的基因編輯研究。Lanphier的公司將基因編輯技術應用於成人人體細胞，他說，“普遍獲得和建立CRISPR的簡便性，為世界任何地方的科學家提供了進行他們想要進行的任何型別實驗的機會。” 他預計，現在將有更多的科學家開始致力於改進黃軍就論文的結果。一位熟悉該領域發展的中國訊息人士表示，中國至少有四個研究小組正在進行人類胚胎的基因編輯。
本文經許可轉載，並於2015年4月29日首次釋出。