韓春雨基因編輯技術在數百個基因中均重複失敗

2020-12-08 中國教育和科研計算機網

韓春雨

  因為大面積無法重複實驗,作者和所在單位又不出面應對質疑聲,河北科技大學副教授韓春雨領銜的NgAgo基因編輯技術的重複工作已經遇冷。

  自2016年5月2日在《自然-生物技術》在線發表論文,NgAgo已經問世5個月,韓春雨在論文中描述的NgAgo是一項和目前主流的「基因魔剪」CRISPR擁有同樣效率的基因編輯技術,能高效地實現對特定DNA片段的敲除、加入。

  但在近日哥本哈根舉辦的「CRISPR Genome Editing(CRISPR基因編輯)」大會上,美國、丹麥、德國在基因編輯領域頂尖的實驗室參會,卻無人提及NgAgo。

  美國生物學家張鋒、詹妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna)、喬治·丘奇(George Church)各自所在的實驗室是基因編輯領域的權威。知情人士向澎湃新聞透露,張鋒實驗室無法重複NgAgo實驗,丘奇實驗室聽聞諸多實驗室無法重複後,保持觀望。有消息稱,在今年8月召開的一次重量級內部學術會議上,詹妮弗在問答環節被問及是否重複NgAgo成功,她的回應是否定,澎湃新聞尚未證實這一傳言。

  NgAgo不僅在國外遇冷。9月27-28日,「中國科協第114期新觀點新學說學術沙龍」召開,主題是「基因組編輯新技術的興起將帶來的衝擊」。這並非一次沒有分量的學術沙龍,國內各大高校、機構近30位基因編輯領域的學者聚集於此,其中包括北京大學生命科學學院教授、中科院院士許智宏以及華大基因楊煥明院士在內。韓春雨不在出席代表之列。

  澎湃新聞採訪到3位國內基因編輯領域的實驗室PI(項目負責人),他們大多堅持不懈地重複了近兩個月甚至更久,有的重複了幾十次NgAgo實驗,投入科研經費20萬元;有的在幾百個小鼠基因、動物胚胎上試驗NgAgo技術,花費10多萬元。令他們失望的共同結果是:NgAgo實驗不奏效。

  「據我了解,絕大多數實驗室都已停止對NgAgo的重複。」其中一位PI告訴澎湃新聞,實驗室還有其他項目,沒有再多的精力和財力投入到NgAgo之中。

  因為不願被過多打擾和迫於壓力,3位實驗室PI都要求匿名。

  可能有「幾百家」實驗室重複實驗,總耗資「幾億美元」

  來自內陸某高校的這位實驗室PI是最早進行NgAgo重複實驗的科研人員之一。他告訴澎湃新聞,在韓春雨論文在線發表的第三天,他看到了論文,並在當天晚上提交了實驗設計,讓學生開始重複實驗。論文所描述的NgAgo性能強大,他覺得興奮,直觀的反應是生理性的,「雞皮疙瘩起了一身」,「我說『太好了』,一宿幾乎沒睡。我是基於科學的激動。」

  反差是巨大的。整個5月份,他做了12輪重複實驗,都失敗。再做,失敗,再做,四個月時間裡累計做了數十次,花了20萬(含人工費),全部重複實驗都失敗了。

  另一位來自沿海地區的實驗室PI也在文章剛發表後就去合成質粒,這是NgAgo重複實驗必需的材料。他開始在小鼠基因上重複實驗,每批幾十、上百個小鼠基因,按照韓春雨論文的實驗步驟操作,想看看NgAgo的切割效率如何。兩周後,第一批實驗結果出來,沒有一個小鼠基因出現了被編輯的跡象。

  他去問了一圈領域內熟識的同行,「他們都沒重複出來」,有的到Figuer3C(圖3C)能重複,但一做測序都是假陽性。

  是不是沒有注意到什麼細節?他去韓春雨所指定的生物公司合成質粒,把小鼠細胞替換成293人類細胞,「完全按照他(韓春雨)一模一樣」地重複實驗,還是失敗。反反覆覆,總共分別做了7、8次小鼠和人類細胞,無一例外地失敗。

  10多萬人民幣、操作重複實驗的學生幾十天的時間、實驗室其他項目放緩的進度,這些都折算在重複NgAgo實驗失敗的成本裡。

  這位PI向澎湃新聞表示,NgAgo實驗是工具性的、定性定量的,正是因為韓春雨在論文中所描述的NgAgo太高效了(21.3%?41.3%),並在40多個位點都保持高效率,還沒有序列限制,所以全球基因編輯領域的實驗室才立即跟進。

  「如果說一般般的效率,沒人會去重複,因為大家用CRISPR已經用得很好。」他估算,國內外有幾百個實驗室進行NgAgo實驗,加上人力成本,所耗費的資金或許可達幾億美元。

  第三位實驗室PI來自北方某研究機構,他沒有統計過實驗室為NgAgo投入了多少錢,「肯定的是,至少有一個學生兩個月的時間浪費在上面,而且我們在合成基因上也花了不少錢,做了很多小鼠實驗,這個花費會更多一些。我們做了好幾百個胚胎,沒有確切的結果。所以還是比較令人失望的事情。」

  「我有兩個學生,獨立地在重複,嚴格地按照他(韓春雨)發表的細胞系,他發表的序列和他描述的方法,我們也嘗試了去改進,但沒有陽性結果。所以我們也就不想再在這上面浪費時間了。」這位PI說,整個過程他經歷了從驚訝、興奮到最後的失望。

  PI們的一些反駁和疑惑

  疑惑和爭議還不只是對待屢試屢敗的重複實驗結果。上述實驗室PI們對韓春雨的一些說法進行了反駁。

  韓春雨公開回應,實驗需要「高超的技巧」,並曾向澎湃新聞表示,80%的重複實驗是因為細胞被汙染,因為總是學生在操作實驗,沒有接受過嚴格的科研訓練。來自沿海地區的這位PI則告訴澎湃新聞,NgAgo實驗很簡單,「隨便一個新入學的博士,訓練一個星期就可以做得很好」,並提及完成整個實驗僅需一個星期,並非韓春雨所說「一個月還沒做完一輪」。

  對於涉及「實驗機密」問題,該PI表示,「不存在保守技術涉密的,保守技術就不要發文章,僅申請專利也行」,論文一旦刊發,意味著有義務在科學共同體內共享能讓實驗順利進行的信息。這對作者而言並非沒有益處,能讓更多的同行重複成功,可以建立起自己在科學共同體內的聲譽,這對科學家來說並非可有可無,而是至關重要的,關係到今後學術論文發表。

  作為解決同一問題的技術,CRISPR在誕生之初是不是如韓春雨所說效率「只有1%」?上述PI告訴澎湃新聞:「CRISPR在一兩周內就重複出來了,而且開放共享。剛出來的效率非常高,而且意外地高,我們都很驚訝。」

  是否有陣營之間相互打壓之說?在網絡流傳的一段電話錄音裡,韓春雨對一位外校學生表示,NgAgo的成功會讓CRISPR陣營失去上億元,暗示CRISPR陣營正在打壓NgAgo。來自北方某個研究機構的PI否定了這個說法,「科學就是就事論事,你別提以前誰做什麼的。根本不是陣營的問題,這就是科學。」

  在韓春雨共享給同行的質粒上,兩位PI無一不表示了困惑。

  其中一位PI透露,自己曾派學生前往石家莊,希望韓春雨能提供論文中的質粒,但拿回去後PI發現,「他沒有給我們這個原本的質粒,他給的是一個編碼酶的基因在細菌裡表達的載體(論文中為在人類細胞表達的載體)。」而NgAgo酶要工作,必須在一個合適的載體上。

  另一位PI反映了類似的信息,PI的一位同行朋友同樣派人去了石家莊,但「韓春雨給的質粒信息不全,都很奇怪。有的質粒沒有promoter(啟動子)有些沒有stop codon(終止密碼子)(註:這兩個等同於「開關」,沒有前者基因不能表達成蛋白質,沒有後者蛋白質翻譯無法停止)。」

  PI們都向澎湃新聞表示了擔憂,NgAgo技術的大面積無法重複或將影響中國科研者整體的國際學術聲譽,「以後看到中國出來的(論文)都會懷疑一下。」

  「我覺得確實,重要的是,國內的這個領域應該是有一個明確的聲音來質疑這件事情,否則大家會覺得中國的這個領域是沒有客觀性的。也就是說,你可能需要一個自我糾錯能力吧?」其中一位PI說。

  在「中國科協第114期新觀點新學說學術沙龍」上,數十位基因編輯領域專家達成了八條共識,其中包含了以下內容:

  「『科學家必須自律,行業要有行規』,基因組編輯技術威力巨大,科學工作者應加強自身的科學素養,摒棄急功近利,認真踏實、穩紮穩打地做好研究,努力建設培養良好的學術風氣和研究氛圍。」

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