英國(guó)人湊熱鬧：人類生殖細(xì)胞基因編輯研究爭(zhēng)什么？
通過(guò)顯微注射向胚胎中注入基因編輯系統(tǒng)
最近，全球利用基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9研究人類早期胚胎的工作不斷涌現(xiàn)。
8月3日，美國(guó)俄勒岡健康科學(xué)大學(xué)（OHSU）胚胎細(xì)胞和基因治療中心主任Shoukhrat Mitalipov領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，成功地修復(fù)人類胚胎中一個(gè)致病的基因突變——MYBPC3基因突變——它可導(dǎo)致心肌增厚，進(jìn)而可能出現(xiàn)心臟衰竭或猝死。
上周，英國(guó)倫敦弗朗西斯·克里克研究所（Francis Crick Institute）的研究員Kathy Niakan等人，首次利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，對(duì)人類胚胎早期發(fā)育中的關(guān)鍵基因——OCT4進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，OCT4在胚胎細(xì)胞早期發(fā)育過(guò)程中非常關(guān)鍵，決定了胚胎4細(xì)胞期向8細(xì)胞分化的進(jìn)程，如果缺失這一基因，那么胚胎就不會(huì)發(fā)育成正常的囊胚(Blastocyst)，進(jìn)一步發(fā)育受到影響。
這些工作在揭示生命基本進(jìn)程中發(fā)揮重要作用，同時(shí)引發(fā)同行的質(zhì)疑：有發(fā)育和遺傳生物學(xué)家評(píng)論說(shuō)，OCT4在胚胎細(xì)胞早期發(fā)育過(guò)程很容易在小鼠身上得到證實(shí)，而使用人類的胚胎在科學(xué)上的意義不大——盡管英國(guó)的研究者認(rèn)為OCT4在小鼠和人的胚胎中發(fā)揮的作用不一樣——但其引人矚目，主要是其倫理道德上的震驚作用，而非科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也不是技術(shù)發(fā)明。
而更為廣泛的討論議題則是：爭(zhēng)相發(fā)表的這些研究是否有必要使用人類胚胎？利用基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9研究人類早期胚胎的時(shí)代是否已經(jīng)來(lái)臨？相關(guān)科學(xué)研究如何納入有普遍共識(shí)的人類倫理規(guī)范？
“針對(duì)人類生殖細(xì)胞基因組的編輯工作，將會(huì)出現(xiàn)（或許已經(jīng)出現(xiàn)，但沒(méi)有人發(fā)表文章），研究者有責(zé)任保證技術(shù)的安全和有效。”9月24日，在基因編輯科學(xué)與技術(shù)前沿論壇暨中國(guó)遺傳學(xué)會(huì)基因組編輯分會(huì)成立大會(huì)上，美國(guó)科學(xué)院院士、猶他大學(xué)的分子生物學(xué)家Dana Carroll表示。
CRISPR/Cas9如何修飾人類胚胎基因
人類胚胎早期發(fā)育的流程圖
在英國(guó)科學(xué)家的這項(xiàng)研究中，研究者發(fā)現(xiàn)對(duì)照組中即未被改變的OCT4的胚胎，有50%能夠正常形成囊胚，而在OCT4基因缺失的胚胎，僅有19%可正常發(fā)育。
這些被研究的胚胎，來(lái)自那些曾做過(guò)輔助生殖（IVF）的夫婦，共58個(gè)胚胎。相關(guān)研究獲得英國(guó)人類受精與胚胎權(quán)威部門(mén) (HFEA)的批準(zhǔn)。即使這樣，它仍會(huì)是人們熱議的焦點(diǎn)。
事實(shí)上，對(duì)人類早期胚胎進(jìn)行基因編輯的基礎(chǔ)研究早在兩年前已經(jīng)出現(xiàn)。2015年，中山大學(xué)副教授黃軍就與合作者率先對(duì)86個(gè)廢棄的人類胚胎進(jìn)行基因編輯，試圖改造受精卵中與地中海貧血癥相關(guān)的基因，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas9技術(shù)脫靶明顯，相關(guān)論文發(fā)表在《蛋白質(zhì)與細(xì)胞》（Protein & Cell）上，是當(dāng)時(shí)僅有的一項(xiàng)對(duì)人類胚胎細(xì)胞的基因組進(jìn)行編輯并公開(kāi)出版的研究，引發(fā)人們對(duì)基因編輯技術(shù)改造胚胎的擔(dān)憂，以及全球科學(xué)家的激烈討論。
今年9月23日，《蛋白質(zhì)與細(xì)胞》再次發(fā)表黃軍就團(tuán)隊(duì)的后續(xù)研究：他們利用單堿基編輯系統(tǒng)，對(duì)人類胚胎基因組中與地中海貧血癥相關(guān)的HBB-28位基因的突變進(jìn)行修復(fù)。單堿基編輯方法由與CRISPR-Cas9的變體與胞嘧啶脫氨酶（cytosine deaminase）構(gòu)成，通過(guò)導(dǎo)向RNA直接指向正確DNA位置，用胸腺嘧啶（T）替換鳥(niǎo)嘌呤（C）。這種基因校正的方法因?yàn)樾迯?fù)的特異性，不會(huì)引起隨機(jī)的DNA缺失和插入。
“從結(jié)果來(lái)看，這個(gè)單堿基編輯的方法還是可以比較高效地進(jìn)行精準(zhǔn)的修復(fù)?！痹凇盎蚓庉嬁茖W(xué)與技術(shù)前沿論壇”上，黃軍就介紹說(shuō)。
黃軍就在2015年的工作后來(lái)被證實(shí)符合中國(guó)的法律、管理?xiàng)l例和倫理管理?xiàng)l例，但隨著CRISPR技術(shù)的廣泛應(yīng)用，國(guó)際科學(xué)界已經(jīng)無(wú)法避免人類基因編輯技術(shù)的安全性問(wèn)題與倫理規(guī)范問(wèn)題。
2015年12月，由美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)聯(lián)合組織召集的人類基因組編輯國(guó)際峰會(huì)（International Summit on Human Gene Editing）在華盛頓召開(kāi)，來(lái)自全球基因編輯領(lǐng)域的科學(xué)家、政策制定者以及倫理學(xué)家，討論基因編輯技術(shù)帶來(lái)的研究突破、潛在應(yīng)用，以及由此可能帶來(lái)的社會(huì)和監(jiān)管問(wèn)題。
2017年2月，繼人類基因組編輯國(guó)際峰會(huì)發(fā)表國(guó)際共識(shí)，美國(guó)科學(xué)院和美國(guó)醫(yī)學(xué)院公布了一份題為《人類基因編輯：科學(xué)、倫理以及監(jiān)管》（Human Genome Editing: Science, Ethics, and Governance）的報(bào)告，對(duì)人類生殖細(xì)胞的基因編輯劃下紅線。在這份報(bào)告中，既肯定了基因編輯技術(shù)在科學(xué)家探究基本生命過(guò)程中發(fā)揮的作用，同時(shí)也對(duì)該技術(shù)的臨床應(yīng)用，設(shè)置了嚴(yán)格的條件。報(bào)告提到在嚴(yán)格監(jiān)管下對(duì)人類的生殖細(xì)胞可進(jìn)行基因操作以治療人類的鐮狀細(xì)胞貧血、囊性纖維化等重大遺傳疾病，但對(duì)于非醫(yī)療需要的基因改造如身高、長(zhǎng)相甚至智力等特征嚴(yán)格禁止。
在中國(guó)，關(guān)于人類生殖細(xì)胞基因編輯的管理?xiàng)l例、法律法規(guī)仍是空白，目前主要依靠科技部和衛(wèi)生部2003年頒布的《人胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》。中科院院士周琪2016年初在接受《科學(xué)通報(bào)》的訪談時(shí)表示，雖然中國(guó)是在華盛頓舉行的人類基因組編輯國(guó)際峰會(huì)的發(fā)起國(guó)之一，也應(yīng)該遵守會(huì)議的共識(shí)，但這種國(guó)際共識(shí)并不具有法律效應(yīng)，因此，對(duì)于基因編輯技術(shù)的監(jiān)管工作最核心的問(wèn)題是“盡快制定各自國(guó)家的管理?xiàng)l例、法律法規(guī)”。
前述發(fā)育和遺傳生物學(xué)家就此話題評(píng)論道：人類生殖細(xì)胞不應(yīng)該進(jìn)行基因改變，這被視為科學(xué)研究的紅線。在這一紅線被黃軍就等率先突破后，美國(guó)、英國(guó)的部分科學(xué)家認(rèn)為在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下，這一紅線設(shè)置不再有意義，甚至爭(zhēng)先恐后對(duì)人類生殖細(xì)胞進(jìn)行不同的基因修飾和改變，忽視改變基因有多大研究意義。在科學(xué)界帶來(lái)的是清流，還是濁氣，值得觀察。
目前，基因編輯技術(shù)應(yīng)用于治療人類疾病是研究者關(guān)注的重點(diǎn)。昆明理工大學(xué)特聘教授、靈長(zhǎng)類轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心主任季維智在24日的會(huì)議上表示，要進(jìn)行安全性和有效性的評(píng)估，“就像藥物開(kāi)發(fā)一樣，需要經(jīng)過(guò)一定的程序，保證它的安全性和有效性”。
《知識(shí)分子》在這次會(huì)議上了解到，相關(guān)討論仍然在進(jìn)行，中科院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家正在與有關(guān)政府機(jī)構(gòu)探討如何制定適當(dāng)?shù)姆ㄒ?guī)和實(shí)現(xiàn)這類技術(shù)的應(yīng)用，這已經(jīng)成為當(dāng)前基因編輯研究者關(guān)注的焦點(diǎn)話題之一。
注: 本文視頻和部分圖片由Kathy Niakan開(kāi)放給新聞媒體
參考資料：
Ma, Hong, et al."Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos." Nature 548.7668(2017): 413-419.
Fogarty, Norah M. E.,et al. “Genome editing reveals a role for OCT4 in human embryogenesis” Nature(2017). doi:10.1038/nature24033
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/CSB/61/3/10.1360/zk2016-61-1-283?slug=full%20text
