“这是一条很大的红线”

■本报见习记者 辛雨

Jeff Carroll发明本身携带一种可导致亨廷顿氏舞蹈症的突变基因。亨廷顿氏舞蹈症是一种粉碎大脑和神经系统的遗传病，患者会以早逝了却。他知道母亲4年前得了这种病，而本身险些也会得这种病。

因为有50%把同样悲凉运气传给儿女的大概性，Carroll佳偶抉择不生孩子。通过进修这种疾病的常识，Carroll发明白一个叫做植入前基因诊断的进程。通过体外受精和筛选胚胎，Carroll和老婆险些可以消除这种突变的遗传大概。他们抉择试一试，并在2006年生下一对没有亨廷顿氏突变的双胞胎。

此刻，Carroll是美国西华盛顿大学的一名研究人员，他正在利用CRISPR基因编辑技能调理亨廷顿氏舞蹈症突变基因在小鼠细胞中的表达，这大概会辅佐跟他有同样状况的佳偶。

可是，利用CRISPR改变人类胚胎基因的前景仍然让Carroll感想担心。“这是一条很大的红线。”

“基因编辑自己就面对许多技能挑战，但人们最存眷的是基因编辑带来的非预期基因变革。”杰克逊尝试室干细胞研究专家Martin Pera说，“不外，这一挑战也大概是最容易降服的。”

今朝，最风行的基因编辑要领是CRISPR-Cas9。CRISPR-Cas9是微生物在恒久演化进程中形成的一种适应性免疫防止，可用来反抗入侵的病毒及外源DNA。如今，CRISPR-Cas9被人类从头操作，构建了很强的RNA引导的DNA靶向平台，主要用于基因组编辑、转录扰乱、表观遗传调控等。

会“偏离方针”的基因编辑

CRISPR-Cas9的道理是，通过提供一个RNA片断，引导Cas9酶达到基因组中的特定位置，对DNA举办切割。

但Cas9和雷同的酶也能在其他位点切割非方针DNA，出格是当基因组中有与方针相似的DNA序列时。这种“偏离方针”的错误切割大概导致康健问题：譬喻，对抑癌基因的改变大概会导致癌症。

研究人员一直在寻找错误率较低版本的Cas9酶，错误率的坎坷取决于方针基因组的位置。小鼠与人类细胞之间、成熟细胞和胚胎细胞之间的错误率大概差异。今朝，很多基因编辑酶只在小鼠或造就的人类细胞中研究过，在人类胚胎中并没有进一步研究。

思量到每次细胞破裂城市产生少量DNA变革，有科学家认为，DNA切割的错误率大概不需要为零。一些DNA的配景变革是可以接管的，出格是当这项技能用来防范或治疗某种严重疾病时。

固然有研究人员认为今朝CRISPR的错误率足够低，但英国巴斯大学胚胎学家Tony Perry认为，“我们并没有真正把握人类卵母细胞和胚胎细胞的编辑特异性。”

DNA修复或可让基因编辑更准确

Cas9或雷同的酶切割DNA后，切割伤口的愈合取决于细胞。但细胞的修复进程是不行预测的。

常用的修复要领有两种。一种长短同源结尾毗连法——凡是会在切割位点删除一些DNA碱基，假如基因编辑的目标是封锁突变基因的表达，该修复要领大概会很有用。

另一种是同源定向修复，答允研究人员在切割位点凭据编辑的模板举办DNA复制，以重写DNA序列。

但这两个要领都很难节制。非同源结尾毗连引起的基因缺失小大由之，会发生差异的DNA序列。同源定向修复对基因编辑进程有更多的节制要求。今朝还不清楚同源定向修复在人体的结果如何，甚至它是如何事情的也不明晰。

《自然》2017年颁发的一项研究称，在人类胚胎中利用CRISPR-Cas9更正与心力衰竭相关的基因变异（这些胚胎从未被植入过基因），功效显示，颠末修饰的细胞利用了母亲的基因组作为DNA修复模板，而不是研究人员提供的DNA模板。

但其他研究人员厥后陈诉说，他们无法反复这一功效。加州大学伯克利分校分子生物学家Jennifer Doudna说：“今朝，我们还不清楚胚胎是如那里理惩罚DNA修复的。我们需要用其他物种的胚胎做大量事情，以相识它的根基道理。”

研究人员正在摸索办理DNA修复相关问题的要领。

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《自然》本年6月颁发的两篇陈诉接头了一种CRISPR系统，该系统可以在不粉碎两条链的环境下将DNA插入基因组，从而绕过对DNA修复机制的依赖。假如这个系统能担当住进一步测试，那么研究人员便可以更好地节制基因编辑。

另一种要领是利用一种名为碱基编辑的技能。碱基编辑器将一个失效的Cas9与一种酶团结，这种酶可以转换DNA碱基。失效的Cas9将碱基编辑器指向基因组的某个位点，在哪里，它将直接使DNA发生化学变革，而不是切割。

然而，《科学》4月份颁发的研究表白，个中一些碱基编辑也容易偏离方针，研究人员正在尽力提高其精确性。

奈何编辑人类胚胎才是安详的

纵然基因编辑的靶向性和精确性是完美的，但在人类生殖系中举办哪些范例的基因编辑是安详的，仍是一个问题。

2017年，由美国国度科学、工程和医学院牵头的一项国际研究概述了基因编辑人类胚胎应满意的条件。个中一个尺度是，基因编辑发生的DNA序列在人群中已经很常见，并且没有已知的疾病风险。

另外，基因编辑人类胚胎的临床试验还面对一系列新的挑战。譬喻，在这项技能被认定为安详之前，需要对基因编辑过的儿童举办多长时间的随访？研究人员将如何追踪这些孩子的后世，以研究跨代效应？美国波特兰州立大学生物伦理学家Bryan Cwik说：“这将是一场混战。”

5月22日，美国国度科学、工程和医学院与英国皇家学会公布创立一个委员会，该委员会将研究基因编辑的遗传特性，并打算来岁宣布研究陈诉。

我们筹备好“冒险”了吗

尽量基因编辑在理论技能层面面对着庞大挑战，但更棘手的大概是它的伦理和社会问题，世界各地的科学集体纷纷就此问题宣布陈诉和态度声明。

达玉成球共鸣是一项难题的任务，今朝就此问题的大大都商量都在西方国度举办。

印度邦贾布大学人类学家Kewal Krishan说，在印度，关于可遗传基因编辑的接头就很少。

瑞士日内瓦大学生物伦理学家、WHO前参谋Abha Saxena但愿商量可以或许继承下去，纵然达玉成球共鸣的最终方针大概实现不了。“我们筹备好了吗？这很难说。但人类老是布满冒险精力。”Saxena说。

《中国科学报》 (2019-07-04 第3版 国际)

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