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穗科学团队编辑人类胚胎基因 4个受精卵成功免疫HIV

2016-04-13 09:56:42
继去年中山大学黄军就教授编辑人类胚胎基因后,日前广州医科大学附属第三医院产科重大疾病重点实验室及普通高校生殖与遗传重点实验室范勇博士团队对废弃的人类3PN受精卵进行编辑,让4个受精卵成功免疫HIV。

未来某一天,人类或许一出生就对艾滋病毒免疫,这真的有可能不再是科幻小说中的情节。继去年中山大学黄军就教授编辑人类胚胎基因后,日前广州医科大学附属第三医院产科重大疾病重点实验室及普通高校生殖与遗传重点实验室范勇博士团队对废弃的人类3PN受精卵进行编辑,让4个受精卵成功免疫HIV。据悉,广州科学家的这一研究,已经刊发在《辅助生殖与遗传学期刊》杂志上。范勇表示,虽然直接将基因编辑人类胚胎技术应用于临床的路途还很遥远,“但基因编辑人类细胞(并非正常的胚胎细胞,不会直接诞生基因编辑后的婴儿)的技术在医学界应用前景将非常广阔。”

“柏林病人”成功治愈艾滋病

“柏林病人”蒂莫西·雷·布朗(Timothy Ray Brown),是公认迄今唯一被“治愈”的艾滋病患者。据媒体公开报道,2007年,布朗在德国接受了针对白血病的治疗后H IV病毒被消灭。在治疗白血病时,布朗首先接受了放射治疗以杀死癌细胞和在骨髓中产生癌细胞的干细胞,然后接受了来自健康捐赠者的骨髓的移植手术,以产生新的血细胞。经过治疗,布朗不仅白血病痊愈了,他的H IV病毒水平也下降至检测不到的水平,而且这种情况一直持续了下去。

随着现代医学对疾病的研究愈发深入、微观,科学家们一早就发现了人类基因层面的细微变化,极可能发生疾病。但基因的缺失,也并非完全没有益处。感染艾滋病后患上了白血病,这本来是雪上加霜的惨剧。但随后进行的造血干细胞移植,却让他成功成为第一个被医学成功治愈的艾滋病患者。而治愈他的,正是因为造血干细胞天然出现了CCR 5△32变异,供者的该处基因,天然地缺失了32个碱基。于是,作为艾滋病病毒攻击人类细胞重要载体的物质,天然地将艾滋病病毒排斥在外,不再攻击人类正常细胞。范勇博士解释,随后的研究发现,CCR 5△32基因的出现,并不是基因突变的结果,而是在自然界中伴随着原始高加索人种的出现而出现的。“也就是说,这一基因缺失,对人类的正常生活、身体健康并没有实质影响。”这为范勇在选择编辑人类受精卵基因时,提供了最为直接的目标。

选择3PN受精卵 通过医院伦理委员会审核

去年12月,中国科学院和英国皇家科学会、美国国家科学院等共同举办了首次人类基因编辑峰会。大会明确允许科研目的的人类胚胎编辑研究,实际上也就是明令禁止了以临床为目的的人类胚胎编辑研究。世界科学界用大家都要遵守的协约形式,约定了基因编辑技术的最高伦理界限,在应用到人类胚胎层面时,只能进行科研。

于是,范勇团队在对人类胚胎进行编辑时,决定选择了既能代表人类胚胎属性,又能避免伦理尴尬的3PN受精卵。“一般的受精卵细胞是一个精子和一个卵子结合而成,其中只含有两套染色体。但这类细胞内,有两个受精卵,三套染色体。注定无法形成正常的人类胚胎。”即便如此,范勇还是对每一个3PN受精卵的提供者,进行了知情告知并征得同意,并将研究计划提交到了医院伦理委员会进行审核,并在通过后方才进行下一步的基因编辑。由于广医三院是一个以辅助生殖技术和产科见长的医院,范勇团队一共收集到了26个出现了明显错误的3PN受精卵,并开始对这些同样能代表人类生命最初始阶段的细胞进行编辑,“决定将CCR5基因的32个特定碱基予以敲除。”

完成试验后 26个受精卵全被销毁

基因虽然可以说是生命最为基本的形态,但对这些完全由A、T、C、G这四类碱基组成的链条状物体,也并非不能再进行细化拆分。科学家们最早发现了基因敲除技术,俗称KO,运用特殊的酶切技术,将基因逐个敲除,这些一早被人类科学家在小鼠身上得到了验证。通过敲除某个基因,观察其纯种子代、孙代,医学界逐渐了解了一些单个基因的作用。缺什么,得什么病,随后反过来证实该基因和这类疾病的直接关联。这是人类对基因最初始的认识过程。2007年,开发这一技术的三位科学家,因此还获得了诺贝尔生理或医学奖。

“如果不对敲除的基因片段进行诱导,让其自行修复,真正完全符合人类期望的基因修复发生几率为千万分之一。但如果使用了诱导技术,加以干预,获得完全符合人类期望的基因修复的发生几率则可以高达60%以上。”范勇表示。敲除了26个受精卵CCR 5基因上的32个特定碱基,让其成功修复成研究团队需要的CCR 5△32基因。广医三院的研究团队成功获得了其中4个受精卵,不到20%的成功率。和现在的基因编辑技术能够高达60%以上的成功率比起来,确实低了点。“26个试验用受精卵,在完成试验后的命运是,全部被提取了受精卵内的D N A进行检测。这些受精卵的生命物质被全部提取后,也就失去了活性,完全被销毁了。”

基因编辑人类胚胎 距离临床应用“还很遥远”

在对人类的胚胎进行基因编辑、研究的历程中,人类似乎发现了解锁疾病的密码。于是基因编辑的相关研究方兴未艾。但有关基因编辑婴儿、基因编辑人类出现的担忧,还是让社会担忧不已。人们担心对人类胚胎基因进行了编辑,诞生出了身材巨大的巨人,诞生了打破生老病死自然规律的怪物。“我们在试验后,销毁了全部的受精卵,不存在人们担心的通过对早期胚胎进行改造并制造转基因婴儿的问题。”范勇团队在论文中明确表态:“我们相信,在伦理问题和科学问题都妥善解决以前,任何试图通过对早期胚胎进行改造并制造转基因婴儿的行为都要严格禁止。”

和中国、美国等医学界在进行人类胚胎的基因编辑试验时,往往选择低伦理风险的3PN受精卵不同,英国在今年的2月份,正式批准了可以运用正常胚胎、受精卵进行试验。英国人继2014年首次允许在人工辅助生殖技术领域,进行线粒体移植后,再一次去触摸了生殖医学领域的伦理天花板。范勇表示,虽然直接将基因编辑人类胚胎技术应用于临床的路途还很遥远。但基因编辑人类细胞(并非正常的胚胎细胞,不会直接诞生基因编辑后的婴儿)的技术在医学界应用前景却非常广阔。

3PN受精卵

在对人类胚胎进行编辑时,选择了既能代表人类胚胎属性,又能避免伦理尴尬的3PN受精卵(同时进入两条精子,有三套染色体存在,无法正常发育成胎儿)

敲除特定碱基

敲除了26个受精卵CCR5基因上的32个特定碱基,其中4个受精卵成功修复成研究团队需要的CCR5△32基因。

销毁试验用受精卵

26个试验用受精卵,在完成试验后,这些受精卵的生命物质被全部提取后,也就失去了活性,完全被销毁了。

链接

基因编辑人类胚胎大事记

2015年4月,中山大学黄军就教授发表世界首次人类胚胎基因编辑研究成果。当时Nature和Science纷纷拒搞,黄教授转投Protein&Science发表,并引发了西方媒体的强烈反对和声讨,要求研究中止。

2015年12月,中国科学院和英国皇家科学会、美国国家科学院等共同举办首次人类基因编辑峰会。大会约定了基因编辑技术的最高伦理界限,在应用到人类胚胎层面时,只能进行科研。

2016年2月,英国批准可以运用正常胚胎、受精卵进行试验。在伦敦的法兰西斯克利克研究所中,发育生物学家KathyNiakan正在研究不育和流产问题,其试验所采用的是可正常发育的人类胚胎,而他们的使用期限长达14天。

2016年4月6日,广州医科大学附属第三医院范勇研究团队在期刊Journal of Assisted Reproduction and Genetics上发表论文。他们通过CRISPR-Cas9技术对人类受精卵进行编辑,诱导其发生基因突变,从而改变免疫细胞的细胞膜蛋白CCR5(这是HIV病毒入侵T细胞的主要受体之一),并希望以此达到免疫艾滋病的效果。

出品:南方都市报科学新闻工作室 主持:陈养凯

采写:南都记者 王道斌 实习生 赖学韬 通讯员 黄贤君 白恬