CRISPR對人類胚胎的編輯是有效的 但批評者仍對此表示懷疑
去年,當(dāng)研究人員宣布他們編輯了人類胚胎,以修復(fù)一種可能導(dǎo)致心臟衰竭的受損基因時,批評人士對這份報告提出了質(zhì)疑。
現(xiàn)在有新的證據(jù)證實基因編輯是成功的,生殖和發(fā)育生物學(xué)家Shoukhrat Mitalipov和他的同事8月8日在《自然》雜志上報道。“我們的所有結(jié)論基本上都是正確的,”波特蘭俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的米塔利波夫在8月6日的新聞發(fā)布會上說。
但發(fā)表在同一期《自然》(Nature)雜志上的兩篇評論文章的作者表示,他們?nèi)匀徊幌嘈拧?/p>
爭論的焦點是基因修復(fù)的方式。米塔利波夫和他的同事們使用分子剪刀CRISPR/Cas9在精子中切割出一種名為MYBPC3的缺陷型基因(SN: 9/2/17, p. 6)。通過切割基因,細胞可以用正確的信息替換基因中的錯誤指令,從而解決問題。
研究人員以小的外來DNA片段的形式提供了正確的信息,但是胚胎忽略了修復(fù)模板。相反,米塔利波夫和他的同事說,胚胎使用母親染色體上的一個健康版本的基因來修正錯誤。這種作用被稱為基因轉(zhuǎn)換。
基因轉(zhuǎn)換通常發(fā)生在生殖細胞或生殖系細胞在制造卵子和精子前交換DNA時。位于阿克頓的南澳大利亞健康與醫(yī)學(xué)研究所的遺傳學(xué)家保羅·托馬斯說,所以在胚胎中發(fā)現(xiàn)這種類型的修復(fù)完全出乎意料。
如果人類胚胎確實忽略了外來的DNA片段,那么當(dāng)父母雙方都將受損的基因傳給下一代時,就會出現(xiàn)基因疾病的修復(fù)問題。在這種情況下,沒有健康版本的基因可以復(fù)制粘貼。
但是Thomas和他的同事提出Mitalipov的小組可能根本沒有檢測到基因轉(zhuǎn)換。相反,含有缺陷基因的染色體可能被切掉了大塊,無法替換。這不會修復(fù)有缺陷的基因,但會讓它看起來像是發(fā)生了基因轉(zhuǎn)換,讓研究人員誤以為他們已經(jīng)修復(fù)了。
米塔利波夫的研究小組使用一種被稱為聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)的技術(shù)來證實他們已經(jīng)修復(fù)了該基因的錯誤拷貝。PCR實質(zhì)上就是復(fù)制修復(fù)后的基因片段進行分析。研究小組發(fā)現(xiàn),只有母親的基因版本存在于編輯過的胚胎中。這一結(jié)果導(dǎo)致研究人員得出結(jié)論,基因轉(zhuǎn)換將母體基因復(fù)制到父親的染色體上。
但托馬斯說,由于研究人員不能更仔細地觀察這個基因,他們不能確定這是不是基因轉(zhuǎn)換。在PCR過程中,切除一部分父親的基因只會留下母親的基因版本供復(fù)制。這可能會給人留下這樣的印象:當(dāng)父親的基因缺失時,父親的基因會轉(zhuǎn)化為母親的基因。
托馬斯和他的同事在一篇評論中說,在用老鼠做的實驗中,如此大規(guī)模的DNA缺失是很常見的。在接受測試的老鼠胚胎中,大約有45%到57%缺失了大塊的遺傳物質(zhì)。但米塔利波夫和他的同事沒有報告發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)表明人類胚胎中的DNA片段被刪除。
“我覺得這很令人驚訝,”托馬斯說。他懷疑新報告中的數(shù)據(jù)是否完全解決了這個問題。
紐約斯隆凱特琳癌癥中心的發(fā)育生物學(xué)家Maria Jasin也認為,米塔利波夫最初的報告中缺少基因修正的確鑿證據(jù)。新報告提供了更有說服力的數(shù)據(jù),“但我仍然有這個疑問,”另一篇評論的合著者Jasin說。在這種情況下,“我不排除基因轉(zhuǎn)換會發(fā)生”,她說。但在小鼠實驗中,這種類型的修復(fù)很少發(fā)生,她說,沒有理由認為人類胚胎的修復(fù)頻率更高。
Jasin和Thomas說,盡管人們對科學(xué)家能夠修復(fù)人類胚胎中受損的基因持樂觀態(tài)度,但研究人員還沒有做到這一點。
考慮到基因編輯過程中可能出現(xiàn)的所有問題,比如意外突變,這種技術(shù)是否有效就沒有不確定性了。“你必須百分百自信,”托馬斯說,“我們離那個位置還有很長的路要走。”
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