新受精卵（左）和后期人類胚胎（右）——致病基因突變被修復。圖片來源：OHSU

8月初，一個美國團隊宣布，利用CRISPR技術(shù)成功修復了人類早期胚胎中一種與遺傳性心臟病相關(guān)的基因突變。這是美國國內(nèi)首次進行人類胚胎基因編輯。該消息在生物界引起一番熱議。

由于精確的基因編輯技術(shù)可用于修復人類胚胎中的致病基因突變，將其與體外受精等技術(shù)結(jié)合使用，或能防止有遺傳性疾病相關(guān)基因變異的人將疾病傳給下一代。研究人員表示，這一成果揭示了早期胚胎編輯在單基因顯性遺傳病安全防治方面的重大潛力，將對編輯技術(shù)的應用發(fā)展起到重要推動作用。

但其他人或許有不同意見。近日，數(shù)位發(fā)育生物學家和干細胞專家在預印本網(wǎng)站BioRxiv公開發(fā)文，質(zhì)疑該實驗可能并沒有用基因編輯技術(shù)成功修復致病基因。而且，他們認為，有關(guān)胚胎DNA在編輯后如何精確改變的不確定性，留下了許多技術(shù)安全問題。

對此，領(lǐng)銜該研究的美國俄勒岡州健康和科學大學胚胎學家Shoukhrat Mitalipov發(fā)布聲明表示，他們堅持自己在原論文中的結(jié)論。“我們的實驗結(jié)果基于針對數(shù)百個人類胚胎的精心實驗。”

8月2日，Mitalipov團隊在《自然》發(fā)表文章，稱使用基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9，成功修復了人類胚胎細胞中突變異常的MYBPC3基因。

MYBPC3基因是肥厚型心肌病的“元兇”，而肥厚型心肌病是迄今已知1萬多種單基因遺傳病之一，也是青壯年運動員猝死的主要原因之一。如果使用基因編輯技術(shù)在胚胎中成功修復MYBPC3突變，那么它就將不再遺傳給后代，讓這一家族性遺傳疾病獲得根治。

最新研究中，CRISPR-Cas9系統(tǒng)以100％的比例在正確基因位點實施了編輯，58個試驗胚胎中42個未檢測到MYBPC3基因突變，即健康胚胎比例占72.4％。通常攜帶單拷貝基因突變的患者，只有一半的幾率把健康基因傳給下一代。而且，實驗結(jié)果在涉及安全性的脫靶問題和嵌合現(xiàn)象上，也表現(xiàn)良好。

但與之前同類研究不同的是，在這次實驗中，男性生殖細胞攜帶的變異基因不是被研究人員插入的健康基因而取代，而是用與之結(jié)合的卵細胞中健康基因作為模板進行修復的。該團隊總結(jié)稱，在進行修復時，細胞必須依賴于卵子捐贈者DNA的非突變序列。

該質(zhì)疑文章由紀念斯隆—凱瑟琳癌癥中心發(fā)育生物學家Maria Jasin和哥倫比亞大干細胞生物學家Dieter Egli負責統(tǒng)籌，其中作者還包括哈佛大學醫(yī)學院遺傳學家George Church等。他們認為，論文違背了關(guān)于胚胎在發(fā)育早期如何組織的既有認知。即在受精后的數(shù)小時內(nèi)，來自精子的DNA和來自卵子的DNA離得較遠，而且各自藏于一層隔膜之內(nèi)，是無法相互作用的。

而未參與BioRxiv文章撰寫的中國中山大學干細胞學家黃軍就副教授表示，“細胞利用自身的序列進行修復并不意外”。他的課題組在此前的研究中運用無法存活的異常三倍體人類胚胎也發(fā)現(xiàn)在對早期胚胎運用CRISPR進行基因編輯修復時，胚胎可以利用自身的序列進行修復。黃軍就團隊在世界上第一個發(fā)表人類胚胎基因編輯研究。

此外，預印本論文還提出了另外兩種可能性以解釋Mitalipov等人的發(fā)現(xiàn)：可能有些胚胎根本沒有遺傳父母中的突變基因；在體外受精過程中，胚胎有時候能夠偶然地不需要父源DNA就能夠開始發(fā)育。所以，質(zhì)疑者表示，該研究并沒有排除每個胚胎可能發(fā)生上述情形。

此外，還有質(zhì)疑認為，在胚胎早期突變的父源基因有可能被剪斷了，而不是被修復成健康基因，這意味著所謂的沒有檢測到突變可能是因為突變的基因被CRISPR剪切掉了所致。但這可能會對胚胎產(chǎn)生未知效果。

英國倫敦弗朗西斯·克里克研究所發(fā)育生物學家Robin Lovell-Badge表示，自從《自然》論文出版以來，這種“等位基因退出”的可能性一直是這個領(lǐng)域討論的話題。他表示，很多科學家都在等待Mitalipov的回答。

而在聲明中，Mitalipov表示，他們會針對質(zhì)疑聲中提出的而一些問題進行一對一的回應。“我們也鼓勵其他科學家通過他們的人體胚胎實驗重復我們的實驗結(jié)果，并公開他們的結(jié)果。”

據(jù)悉，質(zhì)疑文章已經(jīng)提交給《自然》雜志編輯部，進行同行審議。此外，其他科學家也向媒體提出過質(zhì)疑，認為精卵結(jié)合時兩種細胞的基因組相距較遠，CRISPR工具不可能以卵細胞為基因模板，對男性生殖細胞的變異基因進行修復。（張章編譯）