今天，《細(xì)胞》雜志在線發(fā)表了一篇關(guān)于CRISPR編輯人類胚胎的重要論文，指出這種工具在編輯特定的基因后，有可能會(huì)移除一大段染色體！

CRISPR基因編輯工具是本世紀(jì)以來生物技術(shù)領(lǐng)域取得的最大突破之一，也在幾周前斬獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的殊榮。使用這種工具，科學(xué)家們能夠快速對(duì)細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，大大提高研究的效率。

但在編輯人類胚胎上，CRISPR卻始終充滿了爭議。這不僅有著倫理上的問題，也有著技術(shù)上的隱患。在本篇《細(xì)胞》論文中，科學(xué)家們?cè)u(píng)估了使用CRISPR工具修復(fù)一條致盲基因的可能性。這條基因叫做EYS，其中的一些突變（如移碼突變）會(huì)導(dǎo)致遺傳性眼盲。

▲位于6號(hào)染色體的EYS基因發(fā)生移碼突變時(shí)，會(huì)導(dǎo)致遺傳性眼盲（圖片來源：參考資料[1]）

為了矯正EYS基因突變，他們招募了一名眼盲患者，請(qǐng)他捐獻(xiàn)精子，并將精子和CRISPR編輯工具一同注射入卵細(xì)胞中。理論上說，這有望在胚胎細(xì)胞的發(fā)育過程中修復(fù)突變，產(chǎn)生健康的胚胎。類似的，科學(xué)家們也做了另外一種嘗試：先讓卵細(xì)胞受精，再在發(fā)育到雙細(xì)胞階段的時(shí)候引入CRISPR編輯工具，進(jìn)行修復(fù)。

對(duì)于出現(xiàn)移碼突變的EYS基因，研究人員預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)兩種基因編輯結(jié)果：第一種是精準(zhǔn)的修復(fù)，產(chǎn)生完全正常的基因；另一種是在編輯位點(diǎn)出現(xiàn)一些序列的插入或刪除，矯正移碼突變。換句話說，修復(fù)雖然不完美，但也可以產(chǎn)生具有正常功能的蛋白產(chǎn)物。

初看之下，實(shí)驗(yàn)還算順利。在后續(xù)的簡單測序中，研究人員們發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行基因修復(fù)的20個(gè)胚胎中，有17個(gè)胚胎已經(jīng)檢測不出突變的EYS基因。

這不就說明基因編輯成功了嗎？未必?？茖W(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀上顯得非常謹(jǐn)慎——檢測不出突變基因，有可能是因?yàn)檫@些基因得到了修復(fù)，也有可能是因?yàn)閬碜跃拥耐蛔兓蚱蝸G失了。

分析了這些早期胚胎的基因組后，研究人員們觀察到了第三種，也是一種沒有預(yù)料到的結(jié)果——在CRISPR技術(shù)的編輯下，有一半的雙鏈DNA斷裂沒有得到修復(fù)，這導(dǎo)致突變EYS基因所在的6號(hào)染色體出現(xiàn)了部分丟失，甚至是完全丟失！這也表明使用CRISPR技術(shù)編輯人類胚胎，還存在很大的挑戰(zhàn)。

▲研究示意圖（圖片來源：參考資料[1]）

該研究的官方新聞稿指出，2017年的一項(xiàng)研究表明可以通過CRISPR技術(shù)修復(fù)人類胚胎中導(dǎo)致心臟病的一個(gè)突變，而本研究則給當(dāng)時(shí)的結(jié)果籠罩上了一層疑云：我們不確定3年前的那項(xiàng)研究究竟是因?yàn)榛蚓庉嫷某晒?，還是因?yàn)橄鄳?yīng)染色體片段的丟失。

“我們的研究表明在這個(gè)人類發(fā)育階段，CRISPR/Cas9系統(tǒng)還沒有完全準(zhǔn)備好進(jìn)入臨床，修復(fù)突變。”本研究的通訊作者Dieter Egli教授說道，“如果2年前就知道我們的結(jié)果，我懷疑是否還會(huì)有人在臨床上用CRISPR去編輯人類的胚胎。”

研究人員們期望這些結(jié)果可以打消那些不成熟、不負(fù)責(zé)的臨床嘗試的想法，并推動(dòng)更安全、更有效技術(shù)的誕生。

參考資料：

[1] Michael V. Zuccaro et al., (2020), Allele-Specific Chromosome Removal after Cas9 Cleavage in Human Embryos, Cell, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.10.025

[2] Study Identifies Pitfall for Correcting Mutations in Human Embryos with CRISPR, Retrieved October 29, 2020, from https://www.cuimc.columbia.edu/news/study-identifies-pitfall-correcting-mutations-human-embryos-crispr