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CRISPR对人类胚胎的编辑是有效的 但批评者仍对此表示怀疑

去年,当研究人员宣布他们编辑了人类胚胎,以修复一种可能导致心脏衰竭的受损基因时,批评人士对这份报告提出了质疑。

现在有新的证据证实基因编辑是成功的,生殖和发育生物学家Shoukhrat Mitalipov和他的同事8月8日在《自然》杂志上报道。“我们的所有结论基本上都是正确的,”波特兰俄勒冈健康与科学大学的米塔利波夫在8月6日的新闻发布会上说。

但发表在同一期《自然》(Nature)杂志上的两篇评论文章的作者表示,他们仍然不相信。

争论的焦点是基因修复的方式。米塔利波夫和他的同事们使用分子剪刀CRISPR/Cas9在精子中切割出一种名为MYBPC3的缺陷型基因(SN: 9/2/17, p. 6)。通过切割基因,细胞可以用正确的信息替换基因中的错误指令,从而解决问题。

研究人员以小的外来DNA片段的形式提供了正确的信息,但是胚胎忽略了修复模板。相反,米塔利波夫和他的同事说,胚胎使用母亲染色体上的一个健康版本的基因来修正错误。这种作用被称为基因转换。

基因转换通常发生在生殖细胞或生殖系细胞在制造卵子和精子前交换DNA时。位于阿克顿的南澳大利亚健康与医学研究所的遗传学家保罗·托马斯说,所以在胚胎中发现这种类型的修复完全出乎意料。

如果人类胚胎确实忽略了外来的DNA片段,那么当父母双方都将受损的基因传给下一代时,就会出现基因疾病的修复问题。在这种情况下,没有健康版本的基因可以复制粘贴。

但是Thomas和他的同事提出Mitalipov的小组可能根本没有检测到基因转换。相反,含有缺陷基因的染色体可能被切掉了大块,无法替换。这不会修复有缺陷的基因,但会让它看起来像是发生了基因转换,让研究人员误以为他们已经修复了。

米塔利波夫的研究小组使用一种被称为聚合酶链反应(PCR)的技术来证实他们已经修复了该基因的错误拷贝。PCR实质上就是复制修复后的基因片段进行分析。研究小组发现,只有母亲的基因版本存在于编辑过的胚胎中。这一结果导致研究人员得出结论,基因转换将母体基因复制到父亲的染色体上。

但托马斯说,由于研究人员不能更仔细地观察这个基因,他们不能确定这是不是基因转换。在PCR过程中,切除一部分父亲的基因只会留下母亲的基因版本供复制。这可能会给人留下这样的印象:当父亲的基因缺失时,父亲的基因会转化为母亲的基因。

托马斯和他的同事在一篇评论中说,在用老鼠做的实验中,如此大规模的DNA缺失是很常见的。在接受测试的老鼠胚胎中,大约有45%到57%缺失了大块的遗传物质。但米塔利波夫和他的同事没有报告发现任何证据表明人类胚胎中的DNA片段被删除。

“我觉得这很令人惊讶,”托马斯说。他怀疑新报告中的数据是否完全解决了这个问题。

纽约斯隆凯特琳癌症中心的发育生物学家Maria Jasin也认为,米塔利波夫最初的报告中缺少基因修正的确凿证据。新报告提供了更有说服力的数据,“但我仍然有这个疑问,”另一篇评论的合著者Jasin说。在这种情况下,“我不排除基因转换会发生”,她说。但在小鼠实验中,这种类型的修复很少发生,她说,没有理由认为人类胚胎的修复频率更高。

Jasin和Thomas说,尽管人们对科学家能够修复人类胚胎中受损的基因持乐观态度,但研究人员还没有做到这一点。

考虑到基因编辑过程中可能出现的所有问题,比如意外突变,这种技术是否有效就没有不确定性了。“你必须百分百自信,”托马斯说,“我们离那个位置还有很长的路要走。”

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