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什么是嵌合體?基因編輯技術(shù)的最大安全性問題

w0oW_guanchacai ? 來(lái)源:xx ? 2018-12-02 09:52 ? 次閱讀
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基因編輯技術(shù)有兩個(gè)最大的安全性問題,脫靶效應(yīng)和嵌合體。

什么是嵌合體呢?

有一個(gè)故事說,一對(duì)夫妻通過試管嬰兒生了寶寶,卻發(fā)現(xiàn)DNA檢測(cè)孩子是叔叔的,但爸爸沒有兄弟。為何有這樣的怪事?

這樣的故事是真實(shí)發(fā)生的,原來(lái)孩子的爸爸是“嵌合體”雙胞胎,受精卵發(fā)育的過程中爸爸把兄弟給吞噬掉了,兩個(gè)胚胎合成了一個(gè)。被吞噬的一方會(huì)發(fā)育成某一器官,這次事件中可能就是生殖器官。這個(gè)爸爸的精子DNA其實(shí)是那個(gè)被吞噬掉的兄弟的DNA。

嵌合體的英語(yǔ)為Chimera,“奇美拉”,是希臘神話中一種獅頭、羊身、蛇尾的吐火怪物。在生物學(xué)上,主要指動(dòng)物的兩顆受精卵融合在一起,長(zhǎng)成一個(gè)個(gè)體的現(xiàn)象。最常見的就是驢和馬交配生出來(lái)的騾子。世界各地的網(wǎng)友都上傳的“雙面貓”,也是嵌合體。

奇美拉

雙面貓

人類中也存在嵌合體實(shí)例,有研究顯示,每8個(gè)出生的孩子中,就有1個(gè)最早是發(fā)育自雙胞胎或多胞胎。但目前全球醫(yī)學(xué)論文報(bào)告出來(lái)的人類“嵌合體”案例,只有大約100例。

人類中常見的主要是“微嵌合體”現(xiàn)象,比如一個(gè)人接受骨髓移植時(shí)可能發(fā)生,再比如孕婦的組織中也被發(fā)現(xiàn)存在胎兒細(xì)胞,這種現(xiàn)象幾乎會(huì)發(fā)生或暫時(shí)性發(fā)生在所有懷孕女性身上。

對(duì)于首例基因編輯嬰兒“露娜姐妹”來(lái)說,“嵌合體”的風(fēng)險(xiǎn)有多大,會(huì)造成什么后果?

中科院動(dòng)物所基因工程技術(shù)研究組組長(zhǎng)王皓毅在一篇訪談中把“嵌合體”作為技術(shù)難題排在了“脫靶”之前。

他表示:

首先是“嵌合”問題。采用目前的基因編輯工具,很可能不光在一細(xì)胞期起作用,還有可能在二細(xì)胞期、四細(xì)胞期等階段發(fā)揮作用,那這樣形成的嬰兒就有可能存在基因型的“嵌合”。

正常人只擁有來(lái)自父本和母本的兩種基因型,而“嵌合體”嬰兒可能擁有三四種或更多種基因型。這會(huì)對(duì)兩個(gè)孩子產(chǎn)生怎樣的影響,是很難預(yù)測(cè)的。

“露娜姐妹”實(shí)驗(yàn)的始作俑者賀建奎去年2月在個(gè)人博客中兩次提到了基因編輯技術(shù)的這兩個(gè)安全性問題。他寫道:“但是,目前用于人類生殖目的基因編輯尚未解決科學(xué)上的安全性問題,尤其是脫靶和嵌合體。在解決好以下的安全性問題之前,進(jìn)行人類生殖目的的基因編輯是不負(fù)責(zé)任的。”

他隨后指出有五個(gè)安全性問題尚未解決:動(dòng)物模型和細(xì)胞系、脫靶、嵌合體、胚胎發(fā)育、多代效應(yīng)。

當(dāng)然他也認(rèn)為脫靶和嵌合體是其中最大的問題。而他去年7月在一次演講中態(tài)度轉(zhuǎn)變,他在幻燈片中指出,脫靶效應(yīng)可以通過謹(jǐn)慎地設(shè)計(jì)向?qū)NA來(lái)最小化;全基因組深度測(cè)序可以作為檢測(cè)脫靶效應(yīng)的有效工具;大多數(shù)被編輯的胚胎是嵌合體,可以通過選擇更好的注射策略來(lái)改進(jìn)。

關(guān)于脫靶,也就是“誤傷”其他基因的問題,確實(shí)也有人為之辯護(hù)。在Science發(fā)表的關(guān)于賀建奎基因編輯嬰兒的專訪中,CRIPSR基因編輯先驅(qū)之一,哈佛大學(xué)教授,美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士,美國(guó)國(guó)家工程院院士George Church是這樣為賀建奎辯護(hù)的:

“我不會(huì)說一定不會(huì)有脫靶的問題。但讓我們做出指控前先做一些定量的分析。脫靶也許會(huì)被觀測(cè)到,但未必是臨床的。沒有證據(jù)顯示脫靶給動(dòng)物或者細(xì)胞帶來(lái)問題。我們一些豬有十幾個(gè)CRISPR突變,有一種老鼠40多個(gè)CRISPR點(diǎn)經(jīng)常脫靶。但我們還沒有看到負(fù)面后果的證據(jù)。”

值得注意的是,賀建奎去年2月參加了由George Church等人組織的一次閉門研討會(huì),并在其中做了題為“人類胚胎基因編輯安全性”的報(bào)告。就是在會(huì)后,他在博客里談到了基因編輯的安全性問題。

根據(jù)《自然》的報(bào)道,賀建奎在去年做演講時(shí),有組織者指出他從未提及任何準(zhǔn)備做人體試驗(yàn)的內(nèi)容。但賀建奎稱自己和一些美國(guó)科學(xué)家討論過人體實(shí)驗(yàn),不過他沒有給出姓名。這些美國(guó)科學(xué)家中是否包括George Church我們不得而知。

但即便在這篇罕見的為賀建奎辯護(hù)的業(yè)內(nèi)大佬訪談中,也并沒有談到嵌合體的問題。而在賀建奎態(tài)度轉(zhuǎn)變的演講中,他也承認(rèn)大多數(shù)被編輯的胚胎是嵌合體。

不過賀建奎也給出了解決辦法,如何理解他說的可以用更好的注射策略來(lái)改進(jìn)呢?

之前的研究中,先對(duì)卵子進(jìn)行受精,再注射Cas9酶和向?qū)NA進(jìn)行基因編輯,后期胚胎混雜了被修復(fù)和未經(jīng)修復(fù)的細(xì)胞,即出現(xiàn)了嵌合體現(xiàn)象。有一些研究則聲稱,通過將CRISPR/Cas9注入減數(shù)分裂II期(metaphase II,MII)卵細(xì)胞,并幾乎在同時(shí)使其受精,可以改善。

但我們也不難理解,安全風(fēng)險(xiǎn)是一回事,道德風(fēng)險(xiǎn)是另一回事。與脫靶這個(gè)相對(duì)安全性更大的問題相比,嵌合體的法律、倫理問題更大。

衛(wèi)生部發(fā)布的《人類輔助生殖技術(shù)規(guī)范》中除了提到“禁止以生殖為目的對(duì)人類配子、合子和胚胎進(jìn)行基因操作”,還提到“禁止開展人類嵌合體胚胎試驗(yàn)研究”。

也就是說,人類嵌合體胚胎連“試驗(yàn)研究”都是不被許可的。

此前,就有一些出發(fā)點(diǎn)很好的實(shí)驗(yàn),就因?yàn)樯婕叭祟惽逗象w,引起了倫理道德爭(zhēng)議。2017年1月,有研究團(tuán)隊(duì)在《Cell》雜志上發(fā)文稱,將人類干細(xì)胞注入超過2000個(gè)豬胚胎中,并使這些胚胎在母豬體內(nèi)生長(zhǎng)4周,豬胚胎開始發(fā)育出含有人類細(xì)胞的器官。

往豬胚胎注射人干細(xì)胞

加州大學(xué)戴維斯分校豬場(chǎng)培育約克郡小豬,這是一種用于嵌合實(shí)驗(yàn)的品種

盡管這些人豬“嵌合體”在胚胎期就被銷毀了,而且實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)可以被善意理解,因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)最終可用于培育供移植的人體器官,從而彌補(bǔ)移植器官供體的短缺,但這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)還是飽受爭(zhēng)議。當(dāng)然這和“露娜姐妹”實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān),不過這個(gè)實(shí)驗(yàn)同樣采用了CRISPR基因編輯技術(shù),兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的倫理問題拷問到了同一項(xiàng)技術(shù)。

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原文標(biāo)題:你知道嵌合體嗎?為何這是基因編輯的最大安全風(fēng)險(xiǎn)之一

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