对人类胚胎的基因编辑一直是学术界和社会舆论的焦点，这项技术挑战着人们对生命的认知和理解。如果这项技术真的付诸实践，那么我们所做的基因编辑，将通过生殖细胞遗传给后代，这不仅涉及接受基因编辑的患者，还对人类后世有着不可磨灭影响。
在 CRISPR 编辑人类胚胎基因方面研究最为深入的团队深陷舆论漩涡。但尽管遭受业界多个科学家的批评，他们依旧认为，他们将继续研发“试管婴儿基因疗法”。
最近，《Nature》期刊上展开了一场不同寻常的“听证会”。该杂志刊登了两则对俄勒冈州研究团队的评论，以及 Shoukhrat Mitalipov 和他在韩国、中国、加利福尼亚 Salk 研究所的 31 个同事对于评论的详细回复。
Mitalipov 本人也极富传奇色彩。他因其研究备受争议的基因疗法而闻名，也是世界克隆猴领域的先驱者。他曾发现一种线粒体疾病治疗方法，即纺锤体转移技术。在这项研究中，Mitalipov 成功培育了“三亲”恒河猴，这意味着遗传方面，它会有 3 个父母。这一研究曾激起对人类卵细胞使用该技术可能性的安全和道德讨论。
但是截至目前，关于CRISPR的早期胚胎疗法仍未获得明确定论。可以预见，在未来，科学家还需对这一问题进一步探讨。
图 | Mitalipov 对两则质疑的回复（图源：Nature 官网截图）
质疑焦点：模板竟被卵细胞“偷换”？
去年 8 月，波特兰俄勒冈健康科学大学的 Mitalipov 报道了一则令全球轰动的新闻，即他们成功修复数十个人类胚胎中的基因突变。这是使用 CRISPR / Cas9 基因修饰工具进行第一次已知的遗传修正突变人胚胎的成功尝试。当然，实验完成后，这些胚胎都被销毁了。
Mitalipov 说，这些在早期胚胎上得到的研究成果使转基因人类诞生的梦想又近了一步。
图 | Mitalipov 通过 CRISPR 技术在卵母细胞MII期进行注射修复（图源：Oregon Health & Science University/Nature）
Mitalipov 和他的团队对大量携带导致心脏病的遗传缺陷的人类胚胎进行了实验。他们证明了 CRISPR 安全有效地纠正导致遗传性心脏病的缺陷基因的可能性。
此外，在 Mitalipov 的研究中还出现了一项极不寻常的现象：研究人员还发现，这些突变是由卵细胞提供的模板修复的，而非编辑过程中研究人员导入的模板，这也成为本次研究的最大疑点。
鉴于这项研究的突破性进展及对基因疗法开发带来的影响，文章一经发表便引起了人们的广泛关注，这当中也包括那些迅速展开抨击的批评家们。许多科学家猜疑这个实验结果可能是偶然或者人为造假的，并不真实可靠。
科学家们对这一研究成果争论的中心主要集中在 CRISPR 本身众所周知的脱靶效应。脱靶效应会对细胞 DNA 中的非靶基因造成损伤。而且，这种损伤很难被发现，特别是在处理仅由十几个细胞组成、仅发育数天的人类胚胎时，因为这些细胞很小，肉眼看不见。
CRISPR 对基因的编辑有点类似于“剪切”和“粘贴”。通常编辑基因时，CRISPR 首先寻找到需要编辑的精确的位置，并打开 DNA 双链。如果同时还导入了正确的基因模板，细胞就可以利用该模板替换原有的缺陷 DNA 片段，准确而有效地对特定基因进行编辑。
Mitalipov 在去年 8 月份的惊人发现是，刚受精的受精卵竟然“忽略”了他为修复基因突变所导入的正确基因模板；而来自卵细胞的同一基因的健康模板纠正了精子中的突变 DNA。换句话说，在刚受精的受精卵中，CRISPR 虽然帮助找到了需要编辑的位置，但“粘贴”进去的却是来自卵细胞的 DNA，而非研究人员注入的模板。这一现象在之前的研究中极为罕见。
关于为什么受精卵的基因编辑会出现这一极为罕见的现象，Mitalipov 并未阐述明确的机理，而更多是提出了一些可能的解释。
图 | 研究人员将 CRISPR 基因编辑成分注入人类卵细胞中（图源：《麻省理工科技评论》）
不合常理的内源性修复：是生物大发现还是脱靶效应的谎言？
持怀疑态度的一些科学家，包括纪念斯隆凯特琳癌症中心的 Maria Jasin，也是 《Nature》 第二则评论的作者，认为这在生物学上几乎不可能。这是因为受精后，精子 DNA 和卵子 DNA 暂时是处于不同细胞核中的。如果它们没有直接接触，怎么可能会出现这种修复可能呢？
在去年发表在《Science》上的一篇质疑中，作者 Kelly Servick 也举出一名中国团队的研究佐证。在 2015 年，中山大学黄军就副教授在一项人类胚胎 CRISPR 基因编辑研究中展示了与 Mitalipov 研究截然不同的图景：虽然内源性修复并非完全出人意料，但在这里，精子和卵子核似乎相距太远而不能在修复中合作。
而在最近发表于《自然·生物技术》（Nature Biotechnology）杂志的一篇关于 CRISPR/Cas9 脱靶效应研究的文章中，其作者 Allan Bradley 认为，在 CRISPR 编辑过程中会出现大量 DNA 序列缺失，缺失可达几千个碱基对（bp）。此外，CRISPR 基因编辑还会导致DNA 序列重排，即原本相距很远的 DNA 序列被拼接在一起。而这些现象在他们的测试中十分普遍。
图 | 《自然·生物技术》对 Cas9 引起的 PigA 损失率统计（图源：Nature Biotechnology）
鉴于 Mitalipov 的初步研究报告没有完全排除其他可能性，许多评论家对此研究的怀疑又多了一分。试想，如果在研究中，CRISPR 不小心删除了父亲的基因，而不是修复它，这可能导致实验结论完全错误。
阿德莱德大学的鼠类遗传学家 Paul Thomas 提出，如果 CRISPR 对基因造成的损伤未被发现可能会导致怪物婴儿的诞生。
“在临床应用中，如果没有发现确实存在的大规模基因缺失，可能会导致潜在的灾难性后果，”Thomas 写道，并补充说，需要开发更好的方法来衡量 CRISPR 对胚胎的真正影响，因此 CRISPR 的作用“不能被过分夸大”。
然而，Mitalipov 认为他的结论是站得住脚的。他的研究团队再次分析了从编辑过的胚胎中取出的数百个细胞中的 DNA，并没有发现 CRISPR 出现大错误的证据。
Mitalipov 在 8 月 9 日发表于《Nature》的回复中表示，他的团队寻找了 MYBPC3 基因的周围，并发现在一定范围内寻找不到任何删除的迹象。下图中展示了 Mitalipov 对编辑基因附近的上万个碱基对进行了 PCR 测试。在新的回应中，Mitalipov 指出，这一内源性修复或是 CRISPR 在早期胚胎的后期阶段起作用的结果。
图 | Mitalipov 在回复中指出未发现 MYBPC3 基因周围存在删除迹象（图源：Oregon Health & Science University/Nature）
更重要的是，已经有其他实验室证实了 Mitalipov 意外发现的 DNA 修复现象。例如，麻省理工学院的一个研究团队在今年早些时候声称，在小鼠胚胎中进行的 CRISPR 研究“确凿地”证明这种奇特的 DNA 修复现象也发生在小鼠中。
该研究的负责人冯国平在一封电子邮件中说，他的研究“支持”Mitalipov 的结论。
饱受争议的基因编辑将何去何从？
Mitalipov 仍然想证明 CRISPR 在胚胎编辑中是安全的，他十分希望其他科学家能够独立重复出他的结果。同时，在一次采访中，他表示该技术还需要 5 到 10 年的时间，才可能在试管婴儿中心进行试验。
Mitalipov 正在推行的这种革命性医疗技术是通过编辑胚胎 DNA 以消除疾病风险的一种方法。这一方法有时被称为种系基因编辑，因为任何编辑过的胚胎成人后都会把编辑后的 DNA 通过生殖细胞，卵子或精子传递给后代。
在研究中，Mitalipov 团队以每人 5000 美元的酬劳招募波特兰各地的女性以获得卵细胞。通过这些卵细胞，该团队制造了 160 多个胚胎。并且，他们将继续招募卵细胞捐献者来确认研究结果并进一步扩展到新的方向。
图 | Shoukhrat Mitalipov，用 CRISPR 编辑胚胎细胞 DNA 的先驱。（来源：麻省理工科技评论）
Mitalipov 拒绝透露该中心去年制造了多少胚胎，但他表示，该中心是全球唯一一个大规模进行试管婴儿胚胎基因治疗的中心。
Mitalipov 说，在胚胎上使用 CRISPR 是确定如何使种系基因编辑安全有效并取得进展的唯一途径。“如果我们不这样做，就永远不会靠近这个目标。”
中国和英国的某些团队也曾尝试用 CRISPR 编辑胚胎。但他们可以努力的范围很有限，因为在许多国家，胚胎编辑受法律限制。Thomas 说，这使得任何人都很难独立证实 Mitalipov 在人类胚胎中的发现。
使用基因编辑来纠正试管婴儿胚胎中的疾病突变也仍然存在争议。最近的一项民意调查发现，美国人支持预防疾病的想法，但对人类胚胎基因编辑技术仍感到不安。
但在伦理道德的背面，却是基因编辑技术令人兴奋的应用前景。
这种类似“剪刀”的基因编辑技术如果发展成熟，可以应用在大约 10000 种基因导致的人类遗传性疾病当中，这无疑对攻克目前难以治愈的人类疾病具有重要意义。但任何疗法在早期开发过程中，都需要进行多轮实验和测试。而与其他疗法不同的是，基因编辑技术改变了患者的遗传信息，而这些信息可能通过生殖细胞一代代的遗传下去。换句话说，基因编辑技术正在修改着人类的物种基因库。这会对人类这个物种带来怎样的影响？这个问题目前很难获得答案。
我们可以对早期人类胚胎进行基因编辑吗？这或许是另一个很难回答问题。科学的本质应当是为人类服务，但在探索的过程中或许付出一些代价在所难免。以何种方式付出怎样的代价，是一个引人深思的问题。
参考：
Correction of a pathogenic gene mutation in human embryosInter-homologue repair in fertilized human eggs?Large deletions induced by Cas9 cleavageMa et al. replyhttp://www.sciencemag.org/news/2017/08/skepticism-surfaces-over-crispr-human-embryo-editing-claimshttps://www.nature.com/articles/nbt.4192https://www.technologyreview.com/s/611837/us-scientist-who-edited-human-embryos-with-crispr-responds-to-critics/
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：DeepTech深科技
【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。
点击下载