新的研究表明，基因編輯技術仍不成熟

2020-11-13 南方周末

（IC photo/圖）

2020年的諾貝爾化學獎授予美國加利福尼亞大學的詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）和法國的埃曼紐爾·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier），因為她們發明了基因修飾方法CRISPR/Cas9。

不過，新的研究表明，作為基因編輯的代表性技術CRISPR/Cas9並不成熟。儘管CRISPR/Cas9獲得諾貝爾獎的承認，而且被視為迄今較為準確和有效的基因編輯技術，但是，並不意味著這一技術對人類社會和自然也是有益的。這需要從多個層次來理解。一是技術不成熟會給人類社會和生態帶來災難，二是即便技術已經成熟，但是在使用時罔顧人類社會的倫理，也可能會造成巨大災難。這兩點更多的時候是交織在一起的。因此，在使用基因編輯時，可能會造成對健康和生命的損害，尤其是在對胚胎，無論是人的胚胎還是動物胚胎進行編輯時，都可能產生意想不到的傷害。

2020年10月25日，《細胞》雜誌在線發表的一項研究表明，採用CRISPR/Cas9對胚胎進行基因編輯以治療眼盲，不但無法治療眼盲，還有可能造成生命的其他嚴重損害。美國哥倫比亞大學發育細胞生物學助理教授艾戈裡（Dieter Egli）研究小組招募了一名眼盲患者，請他捐獻精子，並將精子和CRISPR/Cas9基因剪刀一同注射入卵細胞中，以求修復胚胎中的基因變異，使後代不再受眼盲的困擾。採用基因剪刀修復胚胎中的變異基因還有另一種方式，先讓卵細胞受精，等到受精卵發育到雙細胞階段的時候引入CRISPR-Cas9進行基因修復。

這名男性患者患眼盲是因為位於6號染色體的EYS基因發生移碼突變，結果導致遺傳性眼盲。從理論上看，如果在胚胎時用CRISPR/Cas9修復突變的EYS基因，就有可能治療下一代的眼盲症，讓這種遺傳性眼盲不再遺傳到下一代。

用CRISPR/Cas9修復突變的EYS基因可能有幾種結果。一是精準修復變異基因，產生完全正常的基因，也就能讓胚胎健康發育，後代不再患眼盲。第二種是在基因編輯位點出現一些序列的插入或刪除，矯正基因的移碼突變。這種修復並不完美，但也可以產生具有正常功能的蛋白產物，在某種程度上改善眼盲症狀。

研究人員用該名患者捐贈的精子對一些卵子進行試管授精，總共用CRISPR/Cas9對20個胚胎進行試驗，其中有17個胚胎已經檢測不出突變的EYS基因。但是，這並不能說明CRISPR/Cas9精確地修復了突變的EYS基因，檢測不出突變的EYS基因也有可能是來自精子的這一突變基因片段被基因剪刀完全剪除了，相應地，也可能剪掉了突變EYS基因兩側的其它基因。

檢測結果證明了這個判斷。基因檢測發現，CRISP/RCas9導致了該名男子精子有一半的雙鏈DNA斷裂沒有得到修復，因而導致突變EYS基因所在的6號染色體出現了部分丟失，甚至是完全丟失。這樣的結果不只是胚胎可能難以發育成熟，即便能發育成胎兒並分娩下來，也可能在心智上或在身體機能上出現缺陷。

此項研究再次表明，採用CRISPR/Cas9編輯人類胚胎在技術上並不成熟。這種情況早在之前就顯露出來，被稱為基因編輯的脫靶，是這一基因編輯技術的不準確造成的。現在，艾戈裡等人的研究在更深層次上重複驗證了CRISPR/Cas9編輯胚胎以治療小鼠失明的不可靠性。而在2017年5月13日，發表在《自然方法》（Nature Methods）期刊上的一篇文章指出，即便是對體細胞而非胚胎細胞進行基因編輯矯正突變的失明基因可以治療小鼠的失明，但還是有兩隻接受治療的小鼠的基因組中存在超過1500個單核苷酸突變以及超過100處更大基因片段的缺失和插入。這便是脫靶造成的後果，而且可能危及小鼠的生命。

目前已知有超過4000種遺傳性單基因疾病，影響全球超過1%的新生兒。從理論上講，可以利用CRISPR/Cas9修正致病基因，以預防這些疾病，讓每個家庭都獲得健康嬰兒。這顯然比胎兒出生前的基因檢測更先進。

但是，在實際操作中由於CRISPR/Cas9有脫靶的危險，用來治療人類疾病有巨大風險。2015年，中山大學的黃軍就團隊採用CRISPR/Cas9修改導致β地中海貧血的β珠蛋白基因（將有問題的鳥嘌呤G修改成腺嘌呤A，從而糾正地中海貧血的基因根源）獲得部分成功，但是這一研究結果被英國的《自然》和美國的《科學》雜誌拒稿。理由是，這將引發無法預料的風險。對人類胚胎的研究不進行嚴格限制可能會導致不安全和不符合倫理地使用這種技術。

實際情況也表明，黃軍就團隊採用CRISPR/Cas9的成功率並不高，脫靶明顯。他們對胚胎修改β地中海貧血的致病基因時，試驗了86個廢棄胚胎細胞，最終只有28個的基因被成功編輯修改，成功率約為33%。這個成功率並不足以獲得安全性和成功率的保障，也讓人們對此技術抱有疑慮。

2018年，中國南方科技大學生物系副教授賀建奎團隊利用CRISPR/Cas9編輯了胚胎細胞中與愛滋病免疫有關的CCR5基因，以使嬰兒出生後具備先天性的免疫愛滋病的能力這一事件引發了巨大爭議，由於CRISPR/Cas9基因剪刀存在不可避免的脫靶後果，將可能對後代產生其他方面的意想不到的危險，因此，這是一種違反醫學倫理的嚴重事件。賀建奎後來受到法律追究，獲刑三年。

此外，2017年的一項研究也表明可以通過CRISPR技術修復人類胚胎中導致心臟病的一個基因突變，但艾戈裡等人現在的研究導致了對當時研究的懷疑，研究人員並不能確認2017年的那項研究真的是精確基因編輯的成功，還是因為相應染色體片段丟失的後果。所以，艾戈裡稱，如果他們的研究結果在兩年前就得出，是否後來還會有人在臨床上用CRISPR去編輯人類的胚胎。

此前，國內外也有研究人員提出，要嚴格區分對人類胚胎、生殖細胞的基因編輯與對成體細胞的基因編輯。前者不僅會通過遺傳傳遞給下一代，進入全人類的基因庫，還會影響個體身上的全部細胞，這對單純的治病來講，不僅沒有必要，還會極大增加預期外不良基因變異的風險。因此，應當禁止開展人類胚胎和生殖細胞的基因編輯研究，但是可以嘗試進行成體細胞的基因編輯研究和治病。

現在哥倫比亞大學的研究結果再次證明CRISPR/Cas9不準確和不成熟，在用於人類疾病治療時有巨大風險，需要特別當心，哪怕是用於成體細胞的基因編輯也需要進行充分的認證和倫理審查。

張田勘

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