如果能从胚胎层面修复有遗传缺陷的基因，那是不是意味着父母携带的遗传病不会出现在孩子的基因里，遗传疾病将会就此被阻断呢？
近日，这样大胆的设想在广医三院生殖医学中心刘见桥教授的研究中得到实践，这也是全球首次将基因编辑技术运用于人类二倍体胚胎，在胚胎层面对携带遗传突变基因的胚胎进行修复。
最近，这项研究成果在国际期刊Molecular Genetics and Genomics（《分子遗传学和基因组学》）上发表，该研究是人类二倍体胚胎（即一个卵子和一条精子组成的胚胎）基因编辑的最新研究成果，证实了CRISPR基因编辑技术可以让科学家对人类的DNA进行定点改造，为通过改造缺陷基因来治疗遗传疾病提供可能性。这是全球首篇关于CRISPR技术在人类二倍体胚胎中应用的描述。
CRISPR全球首次用于人类二倍体胚胎
2015年，中山大学专家黄军就发布一项研究，试着改变人类胚胎中涉及血液紊乱β地中海贫血症的特殊基因；2016年，广医三院范勇博士团队尝试编辑人类胚胎基因，以抵制艾滋病毒感染。然而，只有低于10%的细胞被CRISPR技术成功修复，效率较低。
在范勇的研究中，因为使用的是三倍体胚胎（两个精子和一个卵子），多了一组染色体，胚胎本身存在缺陷。因此，对于CRISPR基因编辑技术在健康胚胎中如何操作、是否有效等问题仍需探索。
为了解答这个难题，广医三院生殖中心主任、普通高校生殖与遗传重点实验室教授刘见桥带领团队展开了研究。他们使用了该院患者捐赠的未成熟卵子，先将这些卵子在体外诱导成熟，然后与捐赠的精子进行体外配对，从而获得20枚二倍体胚胎，但捐赠的精子均携带遗传突变缺陷基因，这意味着将结合成携带遗传突变基因的胚胎。研究团队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性疾病垂直传播。
CRISPR技术成部分不能生育正常后代夫妇救命稻草
第一位捐精者是G6PD酶基因G1376T突变携带者。G1376T纯合突变是导致蚕豆病这一遗传性疾病的常见原因。蚕豆症是一种因食用蚕豆或吸入该植物的花粉所引起的急性溶血性贫血的疾病。研究团队分别向10枚体外成熟的卵母细胞注射了G1376T杂合突变精子。但只有两枚胚胎携带了该突变基因，其他八枚没有。经基因编辑后，其中一枚胚胎G1376T突变基因被修复，另一枚胚胎中不是所有的细胞都得到修复。
第二位捐精者是beta41-42突变基因携带者。beta41-42突变是血液病β-地中海贫血的主要原因之一。研究团队分别向另外10枚体外成熟的卵母细胞注射beta41-42杂合突变精子，但只有四枚胚胎携带beta41-42突变基因。经基因编辑后，四枚缺陷胚胎有一个经CRISPR编辑后引入另一种突变，而不是修复beta41-21基因；在另一枚胚胎中，只有部分细胞被成功修复，产生一个嵌合胚胎；其他两枚则没有成功修复突变基因。
刘见桥说，20枚胚胎中只有6枚胚胎携带遗传性疾病的突变基因，基因编辑实验所用的样本量很小，但结果显示CRISPR基因编辑技术的修复成功率较以往报道的有明显提高，因为其中有1枚胚胎的全部细胞都被修复了，有2枚胚胎实现部分细胞被修复。“这证实了，CRISPR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，但是这些结果是令人鼓舞的，因为它们表明CRISPR基因修复在正常细胞中更有效。对于部分不能生育正常后代的夫妇（如显性遗传病）来说，CRISPR技术就是她们最后一根救命稻草。”
临床应用还“为时过早”
CRISPR基因编辑技术应用于人类二倍体胚胎的研究说明了该技术对于阻断人类致病基因子代传播的潜力。但刘见桥仍然认为，“CRISPR/Cas9技术实现临床应用还有很长一段路要走。就目前的结果来看，虽然我们的研究发现CRISPR/Cas9对于人类二倍体胚胎的修复效率不低，但该技术还远远不能安全地用于胚胎编辑。为了更安全地使用CRISPR技术对携带遗传突变基因的胚胎进行基因修复，我们需要找到防止胚胎嵌合的方法，而且还要对编辑过的胚胎进行各种测试，以保证没有产生任何错误基因，确保后代安全。”
幸运的是，目前研究已经取得进展：至少两个团队已经找到减少动物中嵌合性风险的方法，也可以通过在IVF之前编辑精子和卵子的基因组而不是胚胎来避免嵌合。预计未来几年内可能成功实现。
此领域先行者才能取得规则制定中的话语权
自2015、2016年发表的关于CRISPR对人类胚胎进行基因编辑的报道后，各方进行了激烈讨论，关于基因编辑技术可能带来的伦理风险也备受关注。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。”可以看到，当前研究者以及公众已更加理性地看待此类研究，胚胎编辑技术也逐渐被人们接纳。
刘见桥表示，将来制定“游戏规则”的，一定是这个领域的先行者。我们要做的是在自己所坚信的道路上，认真做好手中的研究，取得自主的知识产权和话语权。
（作者单位：广州医科大学附属第三医院）
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