在世界首例中，中国科学家报告称已编辑了人类胚胎的基因组。结果发表在在线期刊Protein & Cell上，证实了有关此类实验已经进行的广泛传言——这些传言引发了上个月关于此类工作伦理影响的备受瞩目的辩论。
在论文中，由广州中山大学基因功能研究员黄军就领导的研究人员试图通过使用从当地生育诊所获得的“非活性”胚胎来消除此类担忧，这些胚胎无法导致活产。该团队尝试使用称为 CRISPR/Cas9 的基因编辑技术来修改负责 β-地中海贫血症的基因，β-地中海贫血症是一种可能致命的血液疾病。研究人员表示，他们的结果揭示了该方法在医疗应用中应用的严重障碍。
“我相信这是 CRISPR/Cas9 应用于人类植入前胚胎的首份报告，因此这项研究具有里程碑意义，也是一个警示故事，”波士顿哈佛医学院的干细胞生物学家乔治·戴利说。“他们的研究应该对任何认为该技术已准备好进行测试以根除疾病基因的从业者发出严厉警告。”
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有些人说，胚胎基因编辑可能拥有光明的前景，因为它可以在婴儿出生前根除毁灭性的遗传疾病。另一些人则表示，此类工作跨越了伦理界限：研究人员在 3 月份的《自然》杂志上警告说，由于对胚胎的基因改变（称为种系修饰）是可遗传的，因此它们可能对后代产生不可预测的影响。研究人员还表示担心，任何对人类胚胎进行的基因编辑研究都可能成为走向不安全或不道德地使用该技术的滑坡。
黄军就团队的论文似乎将重新点燃关于人类胚胎编辑的辩论——并且有报道称，中国其他团队也在进行人类胚胎实验。
有问题的基因
黄军就团队使用的技术包括将酶复合物 CRISPR/Cas9 注射到胚胎中，该复合物在特定位置结合和剪接 DNA。该复合物可以被编程为靶向有问题的基因，然后通过同时引入的另一个分子替换或修复该基因。该系统在人类成人细胞和动物胚胎中得到了充分研究。但尚未有关于其在人类胚胎中使用的已发表报告。
黄军就及其同事着手研究该程序是否可以替换单细胞受精人类胚胎中的基因；原则上，随着胚胎发育而产生的所有细胞都将具有修复后的基因。他们从生育诊所获得的胚胎是为了体外受精而创建的，但在被两个精子受精后，具有额外的染色体组。这阻止了胚胎导致活产，尽管它们确实经历了发育的早期阶段。
黄军就的研究小组研究了 CRISPR/Cas9 系统编辑名为HBB的基因的能力，该基因编码人类 β-珠蛋白蛋白。该基因的突变是导致 β-地中海贫血症的原因。
严重障碍
该团队注射了 86 个胚胎，然后等待了 48 小时，这足以让 CRISPR/Cas9 系统和替换缺失 DNA 的分子发挥作用——并让胚胎生长到大约每个八个细胞。在 71 个存活的胚胎中，有 54 个进行了基因检测。这表明只有 28 个被成功剪接，并且只有一小部分含有替换的遗传物质。“如果你想在正常胚胎中这样做，你需要接近 100%，”黄军就说。“这就是我们停止的原因。我们仍然认为它太不成熟了。”
他的团队还发现了令人惊讶数量的“脱靶”突变，据推测这些突变是由 CRISPR/Cas9 复合物作用于基因组的其他部分而引入的。这种效应是围绕种系基因编辑的主要安全问题之一，因为这些意外突变可能有害。此类突变的发生率远高于在小鼠胚胎或人类成人细胞的基因编辑研究中观察到的发生率。黄军就指出，他的团队可能只检测到了一部分意外突变，因为他们的研究仅关注了基因组的一部分，即外显子组。“如果我们进行全基因组测序，我们会得到更多，”他说。
伦理问题
黄军就说，这篇论文被《自然》和《科学》杂志拒绝发表，部分原因是伦理方面的反对；两家期刊均拒绝评论该说法（《自然》新闻团队在编辑上独立于其研究编辑团队。）
他补充说，该论文的批评者指出，低效率和大量脱靶突变可能是该研究中使用的异常胚胎特有的。黄军就承认了这种批评，但由于没有正常胚胎基因编辑的例子，他说无法知道该技术在正常胚胎中的运作方式是否不同。
尽管如此，他仍然认为，与动物模型或使用成人人类细胞的模型相比，胚胎允许更具意义的模型——以及更接近正常人类胚胎的模型。“我们想向世界展示我们的数据，让人们了解这种模型真正发生了什么，而不仅仅是谈论没有数据会发生什么，”他说。
但上个月在《自然》杂志上发出警告的科学家之一爱德华·兰菲尔表示：“这强调了我们之前所说的：我们需要暂停这项研究，并确保我们对我们在这里要走向哪个方向进行广泛的讨论。”兰菲尔是加利福尼亚州里士满市 Sangamo Biosciences 公司的总裁，该公司将基因编辑技术应用于成人人类细胞。
黄军就现在计划研究如何使用成人人类细胞或动物模型来减少脱靶突变的数量。他正在考虑不同的策略——调整酶以更精确地引导它们到所需的位置，以不同的形式引入酶，这可能有助于调节它们的寿命，从而允许在突变积累之前关闭它们，或改变引入的酶和修复分子的浓度。他说，使用其他基因编辑技术也可能有所帮助。CRISPR/Cas9 相对高效且易于使用，但另一种称为 TALEN 的系统已知会引起较少的意外突变。
然而，关于人类胚胎编辑的辩论肯定会在一段时间内继续下去。CRISPR/Cas9 以其易用性而闻名，兰菲尔担心现在会有更多科学家开始努力改进黄军就的论文。“CRISPR 的普遍可及性和创建的简易性，”他说，“为世界任何地方的科学家创造了进行他们想要的任何类型实验的机会。”
一位熟悉该领域发展的中国消息人士称，中国至少有四个团队正在进行人类胚胎基因编辑。
本文经许可转载，并于2015 年 4 月 22 日首次发表。