2020年10月31日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一篇刊登在国际杂志Cell上题为“Allele-Specific Chromosome Removal after Cas9 Cleavage in Human Embryos”的研究报告中，来自哥伦比亚大学等机构的科学家们通过研究描述了CRISPR基因编辑技术对人类胚胎中基因进行编辑后所出现的意想不到的不良结果。

对人类胚胎中致病基因突变的修正或许有望减少人类遗传性疾病的负担，并能改善携带致病性突变夫妇的生育疗法（以此能代替对胚胎的选择），这项研究中，研究人员评估了在父源性染色体EYS位点上引入Cas9诱导的双链断裂（DSB）所产生的修复结果，EYS位点携带有一种会诱发失明的移码突变（frameshift mutation），研究者发现，最常见的修复结局都是微同源性介导的末端连接，而该过程发生在胚胎发育的第一个细胞周期中，其会导致胚胎出现读码阅读框的非镶嵌型修复，而值得注意的是，大约一半的断裂并不会被修复，从而就会产生未检测到的父源性等位基因的出现，且会在优势分裂后失去一条或两条染色体臂。相应地，Cas9脱靶的断裂则会导致染色体丢失及半合子不整合的出现（因为两个等位基因发生了断裂），相关研究结果揭示了科学家操控染色体内容物的能力，同时也提出了修正人类胚胎中突变所面临的重大挑战。

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这是迄今为止分析CRISPR修饰对人类胚胎所产生影响的最详细的一项分析研究，研究者表示，在人类胚胎的早期发育阶段应用CRISPR技术来修复致盲基因通常会消除整个染色体或染色体的一大部分。Dieter Egli教授说道，CRISPR/Cas9技术或许目前还不能很好地应用于临床中用于纠正人类胚胎早期发育阶段所出现的突变。近些年来，该技术给分子生物学研究领域带来了革命性的变革，而且其发现者也获得了2020年的诺贝尔化学奖，目前CRISPR/Cas9技术能帮助科学家们对胚胎中的细胞、活体组织和动物胚胎的基因组进行精确地编辑。

2015年科学家们首次报道了CRISPR技术在人类胚胎中的使用情况，而就在随后的2018年，贺建奎声称在中国的一对双胞胎中进行了CRISPR技术的应用，随机引起了全球科学家和政府官员的强烈谴责。这项研究中，研究者Egli及其同事分析了CRISPR/Cas9基因编辑技术对携带EYS（(eyes shut homolog)）基因突变的早期人类胚胎所产生的影响效应，该基因会引发遗传性失明。研究者说道，此前我们对分化的人类细胞和小鼠进行研究发现，DNA的断裂往往会产生两种结局，即精确修复或微小的局部改变；在EYS基因中，这些改变会产生一种功能性基因，尽管其并不算是一种完美的修复。

当研究人员观察分析修饰后胚胎的整个基因组变化时，他们发现另外一个结果，即在人类胚胎细胞中，DNA的单一断裂会产生第三种后果，即整个染色体的缺失或染色体大片段的缺失，而这种染色体的丢失状况是非常频繁的。2017年，一项研究报道了科学家们利用CRISPR技术对正常胚胎中的心脏病致病性突变进行了成功修复，然而来自本文研究的完整数据则提出了不同的解释，携带突变的染色体不仅没有被修正，反而可能已经完全丢失了。

最后研究者Egli说道，如果我们的研究结果早在两年前就被知道的话，我怀疑会有人在临床试验中继续尝试利用CRISPR技术来编辑人类胚胎中的基因，我们希望这些谨慎的研究发现应该阻止这项重要技术（CRISPR技术）在临床中被过早盲目的使用，但该技术却能帮助科学家们进行严谨的研究从而实现该技术能被安全且有效地使用。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Michael V.Zuccaro，Jia Xu，Carl Mitchell， et al. Allele-Specific Chromosome Removal after Cas9 Cleavage in Human Embryos， Cell (2020) doi：10.1016/j.cell.2020.10.025

【2】Study identifies pitfall for correcting mutations in human embryos with CRISPR

by Columbia University Irving Medical Center