穗团队全球首次将基因编辑技术运用于人类正常胚胎

2017年03月21日08:30  来源:南方日报
 
原标题:改写胚胎基因 阻断遗传疾病

  如果能够修复胚胎携带的遗传缺陷基因,是否就能够成功阻断遗传病?记者从广医三院获悉,该院生殖医学中心刘见桥教授研究团队对人类正常受精的二倍体胚胎进行了基因编辑,来阻断广东地区高发的地中海贫血和蚕豆病这两种遗传病。

  最近,这项研究成果发表在了国际期刊Molecular Genetics and Genomics(《分子遗传学和基因组学》)上,受到了国际关注。这是全球首次将基因编辑技术运用于人类二倍体胚胎,此前报道的对人类胚胎进行基因编辑的研究都是使用不能正常发育的三倍体胚胎。

  使用人类正常受精胚胎

  2015年,中山大学黄军就教授发表了全球第一篇利用CRISPR基因编辑技术修改人类胚胎基因的报告,从而避免该基因突变导致的β型地中海贫血;2016年,广医三院范勇博士团队尝试编辑人类胚胎基因使其获得艾滋病的免疫力,是发表的全球第二篇对人类胚胎进行基因编辑的研究。

  然而,这两个研究中,只有低于10%的细胞被CRISPR技术成功修复,效率太低。而且,为减少伦理争议,这两项研究均使用了不能正常发育的三倍体胚胎(两个精子和一个卵子),比正常的二倍体胚胎(一个卵子一个精子)多了一组染色体。因此,CRISPR技术在人类正常受精胚胎中如何操作、是否有效等问题仍需要继续探索。

  对此,广医三院生殖中心主任、普通高校生殖与遗传重点实验室PI刘见桥教授带领团队开展了研究。他们使用了广医三院生殖医学中心患者捐赠的未成熟卵子,先将这些卵子在体外诱导成熟,然后与两位捐赠者的精子进行体外配对,从而获得了20枚二倍体胚胎。

  这些捐赠的精子均携带遗传突变缺陷基因,这意味着获得的胚胎可能也携带遗传突变基因。团队试图通过基因编辑技术修复这些胚胎中的遗传突变基因,从胚胎层面阻断遗传病。

  成功率明显高于三倍体

  第一位捐精者携带了蚕豆病基因突变。蚕豆病是广东地区高发的“地方病”,患者食用蚕豆或吸入该植物的花粉时会引发急性溶血性贫血。

  研究团队分别向10枚体外成熟的卵母细胞注射了携带蚕豆病突变的精子,其中有2枚胚胎成功“遗传”了这种突变。经基因编辑后,其中一枚胚胎的突变基因被全部修复了,另一枚胚胎的部分细胞得到了修复。

  第二位捐精者则携带了β型地中海贫血的主要致病基因突变。研究团队同样分别向10枚体外成熟的卵母细胞注射了携带突变的精子,最后有4枚胚胎成功携带了地贫基因。经基因编辑后,其中一个有部分细胞被成功修复;有一个没有修复缺陷基因而是发生了另一种突变,剩余两枚修复没有效果。

  刘见桥表示,此次基因编辑实验可用的样本量很小,只有6枚胚胎携带了疾病突变,但结果显示基因修复成功率较以往有了明显提高。“这次研究的成功证实,CRISPR技术在二倍体胚胎中的效果要比之前在三倍体胚胎中的应用好得多。”

  尽管不能仅基于6个胚胎得出确定的结论,但是实验结果令人鼓舞,基因编辑技术显示出了阻断遗传性疾病垂直传播的强大潜力。该论文目前受到国际顶级期刊和媒体的高度关注,如New Scientist、MIT Technology Review等。

  实现临床应用尚需时日

  蚕豆病、地中海贫血是两广地区常见的遗传性疾病,此次运用基因编辑技术从胚胎层面修复地中海贫血、蚕豆病等遗传疾病的基因,是广医三院生殖医学中心提高两广地区生殖健康的有益尝试。

  刘见桥介绍,目前的技术对于遗传疾病几乎没有有效的根治办法,只能通过早期诊断来阻止遗传病患儿的出生。而对胚胎基因进行编辑,则有望彻底阻断遗传基因,使得下一代完全不携带缺陷基因。

  比如对于患少弱精症或无精症的男性来说,他们经过辅助生殖技术生下来的孩子,如果是男孩很可能也是少弱精症或无精症患者,但如果可以对胚胎进行编辑,他们生下来的孩子可以具有完全的生殖能力。

  CRISPR技术应用于人类二倍体胚胎的实验证明了它阻断遗传性疾病的潜力。但刘见桥仍然认为,这项技术离临床应用还有很长道路要走。“实验的胚胎中,有一个没有修复缺陷基因而是发生了另一种突变,这意味着该技术还远远不够安全。我们需要保证胚胎没有产生任何错误的基因,确保安全。”

  ■幕后故事

  伦理问题存争议 论文屡被拒发表

  对人类的正常受精胚胎进行编辑,显然会比编辑三倍体胚胎遭遇更大的伦理争议。刘见桥透露,其实他的这项研究早就完成,但就是因为伦理问题而被多家国际期刊拒稿。随着黄军就及范勇团队对人类胚胎进行编辑的报道面世,国际上逐渐对基因编辑人类胚胎的相关研究更加理性接纳。

  今年2月15日,美国国家科学院一份长达261页的报告郑重提出“应该允许科学家修改人类胚胎,以消除镰状细胞性贫血等毁灭性遗传疾病。但基因编辑技术充分应用于人类,当同步设定适当的限制条件。”在这样的背景下,论文最终被国际认可得以成功发表。

  对此,刘见桥认为,中国学者应多参与此类研究,才能在国际舞台上发出自己的声音,参与游戏规则的制定。(南方日报记者 李秀婷 通讯员 曾艳婷 白恬)

(责编:刘远忠、陈育柱)
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