中国科学家在世界上首次报告称，他们已使用强大的基因编辑技术来修改人类胚胎。他们的论文于4月18日在北京的期刊《蛋白质与细胞》上发表，这对于科学界来说并不意外，但它引发了关于哪些类型的基因编辑研究是符合伦理的广泛辩论。该出版物还提出了关于如何以适当方式发表此类工作的疑问。
在论文中，由广州中山大学的基因功能研究员黄军就领导的研究人员描述了他们如何使用一种名为CRISPR/Cas9的分子系统（以其易用性而闻名）来切割人类胚胎中的DNA，然后尝试通过引入新的DNA来修复它。
为了有意识地避免伦理方面的担忧，该团队使用了从生育诊所获得的不可存活的胚胎，这些胚胎中的卵子由两个精子受精，因此无法导致活产。
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诸如依赖CRISPR/Cas9的技术之类的基因编辑技术先前已被用于修改成人人体细胞和动物胚胎中的DNA。今年早些时候，有传言称这些方法也被应用于人类胚胎，但黄军就的论文是对此的首次发表报告。
该团队使用CRISPR/Cas9修改了一个基因，当该基因发生突变时，可能会导致一种潜在的致命性血液疾病，称为β-地中海贫血。一些研究人员认为，如果对可存活的胚胎进行这种手术，则可以在婴儿出生前消除破坏性的遗传疾病。其他人则认为，这种工作跨越了道德界限：为了回应正在进行这项工作的传言，研究人员在3月份的《自然》和《科学》杂志上警告说，由于对胚胎的遗传改变（一种被称为种系修饰的手术）是可遗传的，因此它们可能会对后代产生不可预测的影响。
研究人员还表示担心，对人类胚胎的任何基因编辑研究都可能成为迈向不安全、不道德或非医疗用途的该技术的滑坡。
严重障碍
黄军就的团队表示，他们的结果揭示了在临床环境中应用该方法的严重障碍。该团队向86个胚胎注射了CRISPR/Cas9以及其他旨在添加新DNA的分子。然后，研究人员等待了48小时，到那时，胚胎将生长到每个约有八个细胞。在存活的71个胚胎中，有54个进行了基因测试。结果表明，只有28个成功拼接，而其中只有4个包含旨在修复切割的遗传物质。“这就是我们停止的原因，”黄军就说。“我们仍然认为它太不成熟了。”
他的团队还发现，大量的“脱靶”突变被认为是由于CRISPR/Cas9复合物作用于基因组的其他部分而引入的。这种影响是围绕种系编辑的主要安全问题之一，因为这些意外的突变可能是有害的。
这种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突变率。黄军就指出，他的团队可能只检测到了意外突变的一个子集，因为他们的研究只关注了基因组中称为外显子的部分。“如果我们做了全基因组测序，我们会得到更多，”他说。
黄军就想知道，是否有什么本质上的不同，使得人类胚胎比动物胚胎更容易受到额外的突变。他表示，一些批评这项工作的人提出的另一种可能性是，CRISPR/Cas9在他们的团队使用的胚胎中发挥了不同的作用，因为这些胚胎是两个精子使卵子受精的产物。
对于某些人来说，这些技术挑战支持了关于暂停所有人类种系修饰研究的论点。“我认为这篇论文本身实际上提供了我们所指出的所有数据，”加利福尼亚州里士满市Sangamo BioSciences的总裁，也是撰写呼吁暂停的《自然》文章的小组成员Edward Lanphier说。
但马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的遗传学家George Church不同意该技术如此不成熟的说法。他说，研究人员没有使用最新的CRISPR/Cas9方法，而且如果他们这样做，可以避免或减少许多研究人员的问题。
尽管研究人员一致认为，在解决人类胚胎编辑的伦理和安全问题时，需要暂停临床应用，但许多人认为黄军就团队所做的研究类型没有问题，部分原因是胚胎不可能导致活产。“这并不比体外受精一直在发生的事情更糟糕，即不可存活的胚胎被丢弃，”英国曼彻斯特大学的生物伦理学家John Harris说。“我认为没有任何理由暂停研究，”他补充道。同时，Church指出，许多最早的CRISPR/Cas9实验是在人类诱导多能干细胞中开发的，即已被重新编程为具有转变成任何细胞类型（包括精子和卵子）能力的成人细胞。他质疑黄军就的实验是否更具有内在的问题。
在中国和美国许多州，修改人类胚胎是合法的。当被问及黄军就的研究是否会在其规则下获得资助时，美国国家卫生研究院表示，“很可能得出结论，它无法资助此类研究”，并且正在关注该技术，以确定其规则是否需要修改。
日本札幌北海道大学研究生物伦理学和政策的石井哲也补充说，由于黄军就团队使用的胚胎最初是为体外受精而创建的，而不是用于研究，因此这项工作已经克服了在其他国家也会面临的许多伦理障碍。
下一步
哈佛医学院的干细胞生物学家George Daley说，将基因编辑应用于人类胚胎可以回答许多与临床应用无关的基本科学问题，他支持出于研究目的在体外编辑人类胚胎。
例如，用CRISPR/Cas9改变发育基因可以帮助揭示其功能。“关于人类早期发展的一些问题只能通过研究人类胚胎来解决，”他说。
Daley说，基因编辑还可以用于在胚胎中设计特定的疾病相关突变，然后可以用这些突变来产生胚胎干细胞，这些干细胞可以作为测试药物和其他疾病干预措施的模型。
黄军就现在计划研究如何使用成人人体细胞或动物模型来减少脱靶突变的数量。
尽管如此，研究人员预计将在人类胚胎中看到更多的基因编辑研究。Lanphier的公司将基因编辑技术应用于成人人体细胞，他说，“普遍获得和创建CRISPR的简便性，为世界任何地方的科学家提供了进行他们想要进行的任何类型实验的机会。” 他预计，现在将有更多的科学家开始致力于改进黄军就论文的结果。一位熟悉该领域发展的中国消息人士表示，中国至少有四个研究小组正在进行人类胚胎的基因编辑。
本文经许可转载，并于2015年4月29日首次发布。