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三份研究揭基因编辑造成大问题

2020年7月9日7:46 环球解密

    如果说之前的基因编辑争议更多地提到道德层面,以及编辑可能出现的“偏靶”问题,最近接连三篇研究实证显示,对人类胚胎的CRISPR基因编辑,就在目标编辑基因的周围都造成了巨大的问题。

    这三份研究都在本月提交给预印网bioRxiv,还未经过同行审议。《自然》杂志的编辑莱福德(Heidi Ledford)看到它们提到了相同的问题,足以引起科学界的重视,把它们汇总在一起做了介绍。

    第一篇是英国伦敦弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)的发育生物学家尼亚坎(Kathy Niakan)和同事完成的、6月5日发表的研究。

    他们使用CRISPR–Cas9技术编辑了在胚胎发育中起关键作用的POU5F1基因。在编辑的18个胚胎中,约22%的胚胎,在POU5F1周围的基因出现了大量预期之外的变化,包括基因位置的重新排列,几千个基因字母被删除等,大幅偏离了研究人员的目标效果。

    另一个由纽约哥伦比亚大学干细胞生物学家埃格里(Dieter Egli)负责的研究,对一些带有导致失明的EYS基因变异的精子发育的胚胎进行实验。研究人员同样使用CRISPR–Cas9方法想纠正这种失明的变异基因。但是,约半数的胚胎损失了基因组中的大量片段,有的情况下,整个含有EYS的基因组全部消失。

    再一个由美国俄勒冈健康与科学大学(OHSU)的生物学家米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)负责的研究,对带有心脏病变异基因的精子发育的胚胎进行实验。这个研究组同样发现,目标编辑基因所在基因组内很大范围的基因,都出现了预期之外的影响。

    研究人员声明,所有这些研究使用的胚胎只是以研究为目的,都没有进入孕期。

    莱福德说,这些失控的变化是基因自我修复机制导致的结果。在CRISPR–Cas9剪切编辑之后,把损伤留给细胞的修复机制去完成。可是在很多情况下,细胞使用高错误率的机制插入或删除少部分基因字母。另外,断裂的基因还会自我重组,也导致基因组损失大范围片段。

    没有参与以上任何一份研究的基因编辑研究同行、加州大学的乌尔诺夫(Fyodor Urnov)提到,以前在小鼠和人类其它类型细胞进行基因编辑的研究,已经展示了这种编辑技术产生大量不可控的副作用。但是有的同行认为,对不同类型的细胞使用这种编辑技术所产生的结果是不同的。所以,这几份研究展示人类胚胎基因编辑也出现了同样的问题,这很重要。

    乌尔诺夫还说,这些研究看到的基因被重排的问题,也是以前研究忽略的地方。以前的研究只专注于检查编辑现场的基因是否被改变,而没有注意到整个基因组被重排的结果。最新的这几份研究,看到了就在目标编辑基因的位置,基因被重排的严重性。

    “这是科学界应当立即以比以往更加严肃的态度对待的问题。这不是只出现一次的问题。”乌尔诺夫说。

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