首次成功编辑人类胚胎移除疾病

美国科学家发表了一篇论文，表明已经成功编辑人类胚胎，纠正引起遗传性心脏病的基因突变。这一发现极其重要，首次演示了这一技术某天可能被用于安全编辑我们的诸多致命性疾病。

所用的基因组编辑工具CRISPR-Cas9自从发现以来在短短时间内就迅速改变了生物学领域，在时间和成本上超越了先前所有改造细胞和基因组的方法。

credit: 锐景创意

这一技术就像是分子剪刀，可以剪切和粘贴DNA，是细菌用来避开有害感染的天然防御系统。这一系统能识别入侵病毒的DNA，剪切掉并将切下来的序列集成到自身的基因组中，使得细菌能修改自身的基因，从而对具有类似DNA的病毒的未来可能感染免疫。正是这种识别和剪切DNA的能力使得科学家用此针对性编辑特定DNA区域。

将这一技术应用于“生殖细胞”或者胚胎，就能改变生殖系。这意味着任何改变都将是永久性的，将传递为未来的后代中。这在伦理上就变得复杂了，但对人类生殖系基因组编辑有严格的管控，大部分这类操作都是非法的。英国在2016年准许利用CRISPR研究人类胚胎，但仅限于早期发育。任何国家都不允许将编辑后的胚胎移入子宫并发育为胎儿。

2015年，中国科学家宣布利用CRISPR编辑了不可行胚胎(即无法导致活产的胚胎)，此后生殖系基因组编辑就成为了全球焦点。他们修改了造成β地中海贫血病的基因。虽然该研究取得了一定的成功，但由于过早将这一技术用于人类胚胎而招致了大量批判。研究结果表明该过程会引起大量可能的危险、目标之外的突变。

引人注目的成果

这一发表在自然杂志上的新研究是不同的，针对可行的人类胚胎进行了研究，表明可以安全进行基因组编辑而不引发有害的突变。该团队利用CRISPR校正了基因MYBPC3上的突变，40%的肥厚型心肌病都是由这一突变引起的。这是一种显性遗传病，基因中只要有一份异常就会引起个体发病。

研究者利用携带一份MYBPC3突变基因的病人的精子制造了54个胚胎，利用CRISPR-Cas9纠正了这一突变。如果没有基因组编辑，大约一半的胚胎将携带病人的正常基因，一半则携带异常基因。

基因组编辑的目标是全部胚胎都正常。在首轮试验中，他们发现66.7%的胚胎在被注射CRIPSR后变为正常。在剩下18个胚胎中，5个没有变化，表明编辑没有生效。在13个胚胎中，只有一部分细胞被编辑了。

有效程度受到使用的CRISPR类型的影响，此外最关键的是注入到胚胎中的时机。研究者于是也尝试将CRISPR-Cas9同时注入到精子和卵细胞中，得到的结果更为喜人。研究者利用一种名为卵胞浆内单精子注射的体外受精技术对75个成熟捐赠人类卵细胞进行了实验，这一次，72.4%的胚胎都正常了。这一方法同样降低了混合编辑和未编辑细胞的胚胎(这种胚胎也被称为嵌合体)数目。

最后，该团队在胚胎发育的更晚时期——胚泡之时，向22个胚胎注入了CRISPR-Cas9。研究者发现编辑的确起作用了，并且目标之外的突变也很少。

新世界？

哪儿这是否意味着我们已经能治愈遗传性疾病呢？值得注意的是，该研究并未实现100%的成功率。即使是研究者自己也强调需要进行进一步的研究，来了解这一技术的潜力和限制。

在我们看来，不太可能在短时间内利用基因组编辑治疗大部分遗传性疾病。我们仍然不能确定基因组编辑过的小孩在整个生命中会怎样发育，所以携带遗传病的夫妻不太可能直接就选择基因编辑而不是已经可用的测试，比如胚胎植入前遗传学诊断或产前诊断。

很多人都担心改变和改善人类胚胎之间的界限在哪里。如果某人有可能因为生长激素异常而个子较矮，那么编辑基因组让他变得更高是被认定为一种治疗还是一种改善？容易发现其中的界线很模糊。

大部分国家都在争论基因修改人类胚胎的临床、伦理和社会影响。某些国家出于道德和伦理方面的考量，可能永远不会批准生殖系基因组编辑。即便英国的法律已经修改允许基因组编辑，人类受精和胚胎学管理局也会严格监管，保证只被用于医学。

这并不意味着我们不应该公开讨论其中的伦理内涵，这十分重要。但我们也需要庆祝这一研究领域的惊人进展，这些研究某一天可能将帮助根除某些致命性疾病，那时我们才能对新世界下定论。
论文原文：doi:10.1038/nature23305

本文译自 conversation，由 CliffBao 编辑发布。Joyce Harper&Helen O'Neill(伦敦大学学院)