驚人發現:在人類胚胎中使用CRISPR,可能致使整條染色體消失!

2020-11-23 TOM資訊

發表在《細胞》(Cell)雜誌上的一篇論文中，科學家們描述了用CRISPR編輯人類胚胎基因後出現的一個令人意想不到的驚人結果：它可能致使整條染色體消失！

這項研究是迄今為止對人類胚胎中的CRISPR進行的最詳細的分析，它表明，在人類胚胎發育的早期，採用CRISPR修復致盲基因，通常會消除整個染色體或其中的一大部分。

「我們的研究表明CRISPR/Cas9還沒有準備好在人類發育的這個階段用於糾正突變。」哥倫比亞大學瓦格洛斯內科和外科醫生學院兒科發育細胞生物學助理教授、該研究的資深作者Dieter Egli擔憂地表示。

基因組編輯系統CRISPR/Cas9近年來徹底改變了分子生物學，它的發現者獲得了今年的諾貝爾化學獎。該系統允許科學家對培養細胞、活組織和動物胚胎的基因組進行精確的改變。

CRISPR首次應用於人類胚胎是在2015年。就在幾年後的2018年，何建奎聲稱對一對雙胞胎實施了這種手術，引發了世界各地科學家和政府官員的強烈譴責。

在這篇新論文中，Egli和他的同事測試了CRISPR/Cas9基因組編輯對早期人類胚胎的影響，這些胚胎攜帶著一種名為EYS(閉眼同源基因)的突變基因，這種基因會導致遺傳性失明，而且這種情況下出現的頻率很高。

在過去，科學家認為在人體細胞或小鼠中使用CRISPR會產生兩種結果，一種是精準修復突變，一種是產生微小的局部變化。「在EYS基因中，這些變化可以產生一個功能基因，儘管它不是一個完美的修復。」Michael Zuccaro說，他是哥倫比亞大學瓦格洛斯內科和外科醫生學院的博士候選人，也是該論文的主要作者之一。

Zuccaro、Egli和他們的同事在這項研究中觀察了轉基因胚胎的整個基因組，他們發現了另一個結果。我們了解到，在人類胚胎細胞中，DNA的一次斷裂會導致第三種結果，即整個染色體或有時是該染色體的一大部分丟失，而這種丟失是非常頻繁的。」

2017年，一項研究報告稱，使用CRISPR技術成功糾正了正常人類胚胎中導致心臟疾病的突變。這項新研究的綜合數據為這些結果提供了不同的解釋:攜帶突變的染色體非但沒有被糾正，反而可能已經完全丟失了。

「如果我們的結果在兩年前就被知道了，我懷疑會有人繼續嘗試在臨床中使用CRISPR編輯人類胚胎中的基因。」Egli說。

科學家希望，這些警示性的發現能夠阻止這項重要技術的過早臨床應用，但也可以指導負責任的研究，以實現其最終安全有效的使用。

這項研究發表在10月29日的《細胞》雜誌上，題為「Allele-specific chromosome removal after Cas9 cleavage in human embryos」。

目前，美國政府禁止使用聯邦資金對人類胚胎進行研究，但研究人員能夠獲得來自紐約幹細胞基金會（the New York Stem Cell Foundation）和羅素·貝裡基金會細胞療法項目（the Russell Berrie Foundation Program in Cellular Therapies）的私人資金來進行研究。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

本文來源前瞻網，轉載請註明來源。本文內容僅代表作者個人觀點，本站只提供參考並不構成任何投資及應用建議。（若存在內容、版權或其它問題，請聯繫：service@qianzhan.com）

 

責任編輯： 3976DBC

相關焦點

  • 研究發現可以用CRISPR校正人類胚胎突變的缺陷
    這項研究是迄今為止對人類胚胎中CRISPR進行的最詳細的分析，研究表明，應用CRISPR修復人類胚胎發育早期的致盲基因通常會消除整個染色體或大部分染色體。 人胚胎CRISPR 近年來，被稱為CRISPR/Cas9的基因組編輯系統徹底改變了分子生物學，它的發現者獲得了今年的諾貝爾化學獎。該系統允許科學家對培養的細胞、活組織和動物胚胎的基因組進行精確的改變。 2015年報告了CRISPR在人類胚胎中的首次使用。
  • 《細胞》：CRISPR編輯人類胚胎存在重大隱患
    《細胞》雜誌在線發表了一篇關於CRISPR編輯人類胚胎的重要論文，指出這種工具在編輯特定的基因後，有可能會移除一大段染色體！使用這種工具，科學家們能夠快速對細胞進行基因編輯，大大提高研究的效率。但在編輯人類胚胎上，CRISPR卻始終充滿了爭議。這不僅有著倫理上的問題，也有著技術上的隱患。在本篇《細胞》論文中，科學家們評估了使用CRISPR工具修復一條致盲基因的可能性。這條基因叫做EYS，其中的一些突變（如移碼突變）會導致遺傳性眼盲。
  • 英美最新研究警示:人類胚胎中的CRISPR基因編輯會造成染色體混亂
    近段時間，有一系列使用CRISPR–Cas9技術修飾人類胚胎的研究，揭示了該過程如何對靶位點或其附近的基因組造成不必要的重大效應。基因編輯（gene editing）是一種能比較精確地對生物體基因組特定目標基因進行修飾的一種新興基因工程技術。CRISPR技術是在20世紀90年代初發現的，並迅速成為人類生物學、農業和微生物學等領域最流行的基因編輯工具。
  • CRISPR編輯人類胚胎有高風險—導致染色體大段甚至整體缺失
    文章對CRISPR-Cas9技術修復人類胚胎中致病遺傳變異的各種可能後果進行了系統梳理。研究指出，在人類胚胎中，CRISPR-Cas9技術難以誘導內源性的同源重組修復實現致病變異的修正。這兩種策略有助於分析胚胎不同發育時段對基因編輯效果的影響。研究發現，無論何種策略，都會導致部分胚胎的細胞中只能檢測到母源的野生型EYS拷貝。這一現象有三種可能的解釋：父源突變型EYS拷貝未能修復，修復後的父源突變型EYS拷貝無法檢測或同源染色體間的重組修復。
  • 試管胚胎染色體異常
    一、 胚胎染色體異常的可能來源 1、父母來源：胚胎繼承了父母各自一半的基因，若父母有遺傳性疾病，胚胎也會很大概率遺傳了致病基因，不同的遺傳缺陷，子代的遺傳方式和發病概率也有所差異。
  • 利用CRISPR/Cas9糾正人類胚胎中的突變為時尚早
    相應地，Cas9脫靶的斷裂則會導致染色體丟失及半合子不整合的出現（因為兩個等位基因發生了斷裂），相關研究結果揭示了科學家操控染色體內容物的能力，同時也提出了修正人類胚胎中突變所面臨的重大挑戰。這是迄今為止分析CRISPR修飾對人類胚胎所產生影響的最詳細的一項分析研究，研究者表示，在人類胚胎的早期發育階段應用CRISPR技術來修復致盲基因通常會消除整個染色體或染色體的一大部分。
  • CRISPR/Cas9編輯人類胚胎可能導致大片段突變
    有針對性地引入DSB，然後進行重組，可以在模型生物和細胞系中精確地修飾基因組，並可能有助於糾正人類種系中的致病突變。修正人類胚胎中的致病突變有可能減少遺傳性疾病的負擔，並改善致病突變夫婦的生育治療，以代替胚胎選擇。DSB在減數分裂過程中發生，通過同源染色體之間的重組進行修復，從而保證後代的基因組傳遞和遺傳多樣性。
  • 基因編輯可能導致人類胚胎染色體嚴重混亂—新聞—科學網
    「如果把以生殖為目的的人類胚胎基因編輯活動比作是太空飛行，那麼最新的研究相當於把發射臺上未起飛的火箭給炸了。」美國加州大學伯克利分校研究基因編輯的Fyodor Urnov說。 2015年，研究人員在實驗室首次使用CRISPR編輯人類胚胎。從那時起，世界各地的研究團隊開始嘗試這個過程，目的是對基因進行精確的編輯。但這樣的研究仍然很少，而且通常受到嚴格的監管。
  • 第三代試管嬰兒:胚胎染色體形成原理與異常原因
    海外第三代試管嬰兒作為一種移植前基因篩查診斷技術，其能全面檢測囊胚的23對染色體是否異常，診斷出274種遺傳病，將後代健康把控在孕前，於存在染色體異常或有家族遺傳病史的患者不失為一種優生手段。但是，對於夫妻雙方染色體均正常的家庭，通過基因檢測卻發現胚胎染色體異常率很高，總讓大家十分意外，百思不得其解。為何會出現這樣的現象呢?
  • 如果460萬年後Y染色體真的消失了,人類會變成孤雌生殖嗎?
    2018年研究人員在即將性別分化的小鼠胚胎中，定位和敲除掉Sox9的增強子，使Sox9不表達，結果顯示XY小鼠永遠不會變成雄性，而是維持雌性。由此可見XY染色體攜帶者之所以能分化成男性，完全仰仗Sox9基因蛋白引導XY染色體攜帶者的睪丸發育，而SPY可以看作是決定性別遺傳的主開關。XY染色體攜帶者可能是女性，反過來XX染色體攜帶者其實也有可能成為男性。
  • 如果460萬年後Y染色體真的消失了，人類會變成孤雌生殖嗎？
    於是我們不得不去思考這樣一個殘酷的事實：如果Y染色體最後消失了，世界上就沒有男人了嗎？一切要從Y染色體的功能和起源說起。1902年麥克朗在直翅目昆蟲中首次發現性染色體後，性別決定才和性染色體聯繫了起來。不過直到1990年，辛克萊（Sinclair）等人才發現了Y染色體性別決定區（SRY）。
  • 密集新研究表明:人類胚胎基因編輯造成染色體混亂!
    但截至目前，其安全性仍是最大的障礙，尤其在對人類胚胎「動刀子」的時候。最近有三份研究均聚焦於描述人類胚胎的基因編輯。過去的研究表明，基因編輯可能導致遠離目標區域的突變，這是此前關注較多的「脫靶」效應，但最近這些研究確定了鄰近位點的大規模變化，這些變化可能被傳統的安全篩查所忽視。他們的結果均顯示：在目標序列周圍區域出現了大規模的、非預期的DNA缺失和重排。
  • 夫妻染色體正常,為什麼胚胎染色體會異常?
    隨著現在臨床孕期唐氏症候群的篩查，以及自然流產絨毛膜染色體檢查的普及，越來越多的胎兒染色體異常可以很好的被發現。 其實染色體異常，俗稱染色體病，是由於遺傳物質——染色體的變化引起的。
  • 我國科學家揭示人類精子和胚胎特有的染色體結構
    據中科院網站12月6日消息，染色體三維結構是重要的表觀遺傳因素，與基因的表達調控密切相關。研究染色體三維結構在人類精子及早期胚胎中的動態變化和調控分子對於深入理解人類胚胎發育有重要的理論和臨床意義。人類個體發育從精卵結合形成受精卵開始，經歷早期胚胎發育過程，由一個細胞逐漸分裂分化形成一個含有上百種細胞類型、多種器官的複雜有機體，但人類精子和卵子受精後，細胞核中的染色體結構如何變化，哪些生物學分子會影響胚胎中的染色體結構變化，一直以來是未被解決的科學問題。此外，精子在形態和功能上與其他終末分化的細胞截然不同，染色體在人類精子中如何壓縮摺疊還並不清楚。
  • 成都試管嬰兒:什麼是胚胎染色體遺傳?
    胚胎染色體異常多是指胚胎發育過程中由於受到不良外界因素（藥物、環境、射線等）作用，或是父母一方或雙方染色體異常，引起胚胎發育時形成染色體異常的胚胎。胚胎染色體異常是導致復發性流產、智力低下、先天性畸形、生長發育遲緩、原發不孕等疾病的重要原因之一。
  • 做第三代試管嬰兒胚胎染色體異常檢出率高的原因是?
    第三代試管嬰兒作為一種移植前基因篩查診斷技術，其能全面檢測囊胚的23對染色體是否異常，診斷出274種遺傳病，將後代健康把控在孕前，於存在染色體異常或有家族遺傳病史的患者不失為一種優生手段。但是，對於夫妻雙方染色體均正常的家庭，通過基因檢測卻發現胚胎染色體異常率很高，總讓大家十分意外，百思不得其解。為何會出現這樣的現象呢?
  • 好孕優選:夫妻染色體正常,胚胎染色體異常?
    目前人類已知的染色體疾病有100多種，主要的表現就是智力低下和生長緩慢，有些會嚴重影響生長發育及成年。但仍然有很多染色體異常並沒有發現與某種疾病直接相關。有很多有染色體異常的人群也能正常生育，生育的下一代並不出現健康問題。人類對於染色體的研究還在不停地進行中。那么正常的夫妻形成的胚胎，染色體是如何出現異常的呢？
  • 科學家最新發現，人類Y染色體正在消失，未來男性會消失？
    人類的體內一般有23對染色體，其中22對染色體為常染色體，另外一對染色體為性染色體，它主要是區別性別的一對染色體。男生的性染色體組成是XY，女生的性染色體組成是XX。當一個生殖細胞是由男性提供是，其組成是22條常染色體?1條X過Y，而由女性提供則是22條常染色體?X。
  • 科學家們真能利用CRISPR/Cas9技術來糾正人類胚胎中的...
    對人類胚胎中致病基因突變的修正或許有望減少人類遺傳性疾病的負擔，並能改善攜帶致病性突變夫婦的生育療法（以此能代替對胚胎的選擇），這項研究中，研究人員評估了在父源性染色體EYS位點上引入Cas9誘導的雙鏈斷裂（DSB）所產生的修復結果，EYS位點攜帶有一種會誘發失明的移碼突變（frameshift mutation），研究者發現，最常見的修復結局都是微同源性介導的末端連接，而該過程發生在胚胎發育的第一個細胞周期中
  • 對試管嬰兒胚胎進行非整倍體植入前基因檢測或並不能改善健康嬰兒...
    用於非整倍體（染色體異常）的植入前基因檢測（PGT-A，Pre-implantation genetic testing for aneuploidy）是一種附加的測試，其能幫助選擇攜帶正確染色體的胚胎，IVF診所所推廣的這種方法能夠增加女性成功受孕並生育的機會，尤其是針對35歲以上的女性。但有研究證據表明，在很多情況下PGT-A或許並不能改善女性成功生育的機會。