在人类胚胎中使用CRISPR精准修正致病基因变异

发表于《自然》的一篇论文Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos称，科学家利用CRISPR-Cas9 基因组编辑技术修正了未被植入子宫前的人类胚胎中一种和遗传性心脏疾病有关的变异。这些结果进一步证实编辑人类生殖细胞系（卵子、精子或早期胚胎）的DNA是安全有效的。然而，在讨论临床应用之前，仍有许多问题亟待解决，包括对其他变异的试验是否也会得出这些结果。

这组图片显示的是卵子同时注射了基因修正酶和携带MYBPC3变异基因的精子后形成的胚胎发育过程。注：MYBPC3基因变异会导致肥厚型心肌病。

OHSU

科学家发现一个基因能控制超过1万种遗传性疾病，其中包括肥厚型心肌病（HCM），每500人中就有一个人患有这种心肌疾病，它能导致心原性猝死和心力衰竭。只要遗传一份MYBPC3基因中的变异版本，就能导致肥厚型心肌病。当前对肥厚型心肌病的治疗方案可以缓解症状但是没有解决遗传因素。 

现有阻止有害变异传给下一代的一种方法是胚胎植入前遗传诊断（PGD）。诊断后，挑选出没有有害变异的胚胎，后在体外受精周期中进行胚胎移植。近来精确基因组编辑技术（如CRISPR–Cas9）的发展证明这些技术可能被用于修正人类胚胎中的致病变异，以此来增加可移植胚胎的数量。 

为了评估在人类生殖细胞系中对遗传性疾病进行基因修正的安全性和有效性，美国俄勒冈健康与科学大学的Shoukhrat Mitalipov和同事重点研究导致肥厚型心肌病的MYBPC3变异。他们通过结合来自健康捐赠者的卵母细胞和来自一名杂合携带MYBPC3基因变异的男性的精子（这名男性携带该基因的一个变异版本和一个正常版本），培育出受精卵。

然后，他们用CRISPR-Cas9在变异基因序列上剪出一个缺口，并观测人类胚胎如何修复这些DNA缺口。在大多数情况下，通过参照未患病捐赠者的这一基因的未变异版本，这些损伤很快被修复了。结果，大约三分之二的定向胚胎包含MYBPC3基因的两个无变异版本。作者还找到消除嵌合体现象的方法——出现嵌合体现象的胚胎由两种或两种以上基因不同的细胞组成。 

胚胎的变异基因修正。a.在之前的研究中，都是先对卵子进行受精，再注射进Cas9酶和向导RNA进行基因编辑，但这种方法效率低下，因为后期胚胎混杂了被修复和未经修复的细胞，即出现了嵌合体现象。b.但在Ma et al.的研究中，基因修正成分和精子一起被注射进卵子中进行变异基因的编辑，结果显示72.4%的胚胎都没有出现MYBPC3变异基因。

Winblad & Lanner

实验结果说明这种治疗方法是有效的，且CRISPR-Cas9定向十分精确，这让人们对该方案的安全性有了更多信心。此外，实验中并未出现脱靶变异。这些结果表明这种治疗方法或许可以和胚胎植入前遗传诊断一起被用于修正人类胚胎中的遗传性变异。 ⓝ

Nature|doi:10.1038/nature23305

点击“阅读原文”阅读新闻与观点文章

At the heart of gene edits in human embryos

↓长按并提取二维码阅读论文

Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos