Mol Genet Genomics:報道全球首次改寫人類二倍體胚胎基因

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如果能夠修復胚胎攜帶的遺傳缺陷基因,是否就能夠成功阻斷遺傳病?記者從廣醫三院獲悉,該院生殖醫學中心劉見橋教授研究團隊對人類正常受精的二倍體胚胎進行了基因編輯,來阻斷廣東地區高發的地中海貧血和蠶豆病這兩種遺傳病。

最近,這項研究成果發表在了國際期刊Molecular Genetics and Genomics(《分子遺傳學和基因組學》)上,受到了國際關注。這是全球首次將基因編輯技術運用於人類二倍體胚胎,此前報道的對人類胚胎進行基因編輯的研究都是使用不能正常發育的三倍體胚胎。

使用人類正常受精胚胎

2015年,中山大學黃軍就教授發表了全球第一篇利用CRISPR基因編輯技術修改人類胚胎基因的報告,從而避免該基因突變導致的β型地中海貧血;2016年,廣醫三院範勇博士團隊嘗試編輯人類胚胎基因使其獲得艾滋病的免疫力,是發表的全球第二篇對人類胚胎進行基因編輯的研究。

然而,這兩個研究中,只有低於10%的細胞被CRISPR技術成功修復,效率太低。而且,為減少倫理爭議,這兩項研究均使用了不能正常發育的三倍體胚胎(兩個精子和一個卵子),比正常的二倍體胚胎(一個卵子一個精子)多了一組染色體。因此,CRISPR技術在人類正常受精胚胎中如何操作、是否有效等問題仍需要繼續探索。

對此,廣醫三院生殖中心主任、普通高校生殖與遺傳重點實驗室PI劉見橋教授帶領團隊開展了研究。他們使用了廣醫三院生殖醫學中心患者捐贈的未成熟卵子,先將這些卵子在體外誘導成熟,然後與兩位捐贈者的精子進行體外配對,從而獲得了20枚二倍體胚胎。

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這些捐贈的精子均攜帶遺傳突變缺陷基因,這意味著獲得的胚胎可能也攜帶遺傳突變基因。團隊試圖通過基因編輯技術修復這些胚胎中的遺傳突變基因,從胚胎層面阻斷遺傳病。

成功率明顯高於三倍體

第一位捐精者攜帶了蠶豆病基因突變。蠶豆病是廣東地區高發的"地方病",患者食用蠶豆或吸入該植物的花粉時會引發急性溶血性貧血。

研究團隊分別向10枚體外成熟的卵母細胞注射了攜帶蠶豆病突變的精子,其中有2枚胚胎成功"遺傳"了這種突變。經基因編輯後,其中一枚胚胎的突變基因被全部修復了,另一枚胚胎的部分細胞得到了修復。

第二位捐精者則攜帶了β型地中海貧血的主要致病基因突變。研究團隊同樣分別向10枚體外成熟的卵母細胞注射了攜帶突變的精子,最後有4枚胚胎成功攜帶了地貧基因。經基因編輯後,其中一個有部分細胞被成功修復;有一個沒有修復缺陷基因而是發生了另一種突變,剩餘兩枚修復沒有效果。

劉見橋表示,此次基因編輯實驗可用的樣本量很小,只有6枚胚胎攜帶了疾病突變,但結果顯示基因修復成功率較以往有了明顯提高。"這次研究的成功證實,CRISPR技術在二倍體胚胎中的效果要比之前在三倍體胚胎中的應用好得多。"

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儘管不能僅基於6個胚胎得出確定的結論,但是實驗結果令人鼓舞,基因編輯技術顯示出了阻斷遺傳性疾病垂直傳播的強大潛力。該論文目前受到國際頂級期刊和媒體的高度關注,如New Scientist、MIT Technology Review等。

實現臨床應用尚需時日

蠶豆病、地中海貧血是兩廣地區常見的遺傳性疾病,此次運用基因編輯技術從胚胎層面修復地中海貧血、蠶豆病等遺傳疾病的基因,是廣醫三院生殖醫學中心提高兩廣地區生殖健康的有益嘗試。

劉見橋介紹,目前的技術對於遺傳疾病幾乎沒有有效的根治辦法,只能通過早期診斷來阻止遺傳病患兒的出生。而對胚胎基因進行編輯,則有望徹底阻斷遺傳基因,使得下一代完全不攜帶缺陷基因。

比如對於患少弱精症或無精症的男性來說,他們經過輔助生殖技術生下來的孩子,如果是男孩很可能也是少弱精症或無精症患者,但如果可以對胚胎進行編輯,他們生下來的孩子可以具有完全的生殖能力。

CRISPR技術應用於人類二倍體胚胎的實驗證明瞭它阻斷遺傳性疾病的潛力。但劉見橋仍然認為,這項技術離臨床應用還有很長道路要走。"實驗的胚胎中,有一個沒有修復缺陷基因而是發生了另一種突變,這意味著該技術還遠遠不夠安全。我們需要保證胚胎沒有產生任何錯誤的基因,確保安全。"(生物穀Bioon.com)

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