在人类胚胎上做“化学手术”治疗遗传疾病 2017-11-03

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在人类胚胎上做“化学手术”治疗遗传疾病

中山大学人类胚胎基因编辑研究团队取得最新突破，“第一次证实了通过碱基编辑技术治疗人类胚胎基因遗传疾病的实际可行性”

  显微注射单碱基编辑物质修复遗传突变。

  中大生命科学学院教授黄军就。

    近日，Protein & Cell杂志刊登来自中山大学黄军就教授联合周灿权教授、松阳洲教授组成的合作团队题为“Correction of β-thalassemia mu-tant by base editor in human embryos”的研究论文，证实了单碱基编辑系统可以针对特定类型的单碱基突变的人类胚胎基因组进行精确的编辑，对修复地中海贫血症HBB-28（A>G）点突变等遗传疾病具有重要的临床前研究意义。业界评价，该研究是全球首例在人类胚胎上完成精准“化学手术”来治疗遗传疾病的工作。团队核心成员、中山大学生命科学学院“80后”黄军就教授接受南都专访时表示，“我们第一次证实了通过碱基编辑技术治疗人类胚胎基因遗传疾病的实际可行性。”

    广东“地贫”基因

    携带者超过10%

    遗传病的基因编辑治疗是国际研究热点，地中海贫血的基因治疗研究既是国际前沿领域，也是国家和广东地区的迫切需要。黄军就介绍，根据2015年统计数据，我国重型和中间型地贫患者在30万人左右，“地贫”基因携带者超过3000万人，涉及近3000万家庭1亿人口，主要集中在广东、广西、海南、重庆、四川、贵州、云南等省（市、自治区），尤以两广地区最为严重。

    “据统计，广东‘地贫’基因携带者超过10%，广西‘地贫’基因携带者超过20%.”黄军就说，β地中海贫血中H BB基因的-28位（A>G）单碱基突变会导致基因表达异常，从而引发地中海贫血症。“HBB-28（A>G）点突变在β地中海贫血症中占10%以上。”他说，在两广地区，甚至存在-28纯合突变的小孩，这些小孩除了通过骨髓移植救治外，没有其他有效的治疗手段。因此，“修复-28（A>G）点突变具有重要的临床前研究意义”。

    遗传突变的疾病

    有2/3和点突变相关

    单碱基编辑技术（base editor，BE）的理论先驱、来自哈佛大学的美籍华裔科学家David Liu表示，人类基因变异中，遗传突变的疾病有2/3和点突变相关。单碱基编辑技术能从人类基因密码的30亿个“字符”中分辨，同时直接作用在DNA的四个基础组成物A、T、C和G上，并修正其中某个特定化学结构，从而实现治疗人类胚胎基因遗传点突变疾病的可能。

    黄军就解释，此次发表的文章提供了可靠的实验数据，证实了单碱基编辑系统可以针对特定类型的单碱基突变细胞或胚胎基因组进行精确的修复。“东南亚地区中-28（A>G）携带者、纯合体病人和混合基因型重症病人发生率高，如果能在胚胎水平实现50%的修复效率，那么有可能使携带者的杂合子后代减少获得该点突变遗传的概率，而纯合体病人和混合基因型重症病人有望得到彻底的病情缓解甚至彻底地解决。”黄军就介绍，人类基因变异中，遗传突变的疾病有2/3和点突变相关。“因此还有大量的遗传病，有可能通过该系统获得治疗的可能”。他说，本次研究论文主要探讨了技术的可行性，初步分析了特异性和安全性，结果显示出非常好的前景。“但未来仍需要大量的工作从不同的角度和深度研究其安全性问题”。

    揭秘

    全球首例在人类胚胎上的

    “化学手术”如何完成？

    黄军就介绍，中山大学生命科学学院和附属第一医院生殖中心，申请成立了广东省生殖医学重点实验室。在周灿权教授、松阳洲教授和徐艳文教授等前辈的帮助和支持下，我们团队严谨而高效地开展了世界上首次人类胚胎基因编辑治疗遗传疾病的研究。

    在研究中，团队首先通过慢病毒载体构建含有-28（A>G）突变位点序列的293T细胞系，然后筛选出特异导向的gRNAs.随后，通过中山大学孙逸仙纪念医院（附属第二医院）方建培教授查找数据库，找到HBB-28（A>G）纯合体病患者，在签订知情同意书后，收集血液细胞和皮肤成纤维细胞。“利用原代皮肤成纤维细胞，我们发现单碱基系统在部分细胞中可以100%修复点突变位点”。黄军就说。

    为了避免杂合体胚胎单碱基修复后的检测困难等问题，研究团队通过核移植的方式构建HBB-28（A>G）的人纯合点突变的核移植胚胎，利用优化的单碱基系统在胚胎中实现了精确的突变位点修复。实验证明，可利用单碱基编辑系统准备把突变的G变回A，在成体细胞和胚胎层面对突变位点进行修复。“从化学角度来说，只是把一个化学分子的结构改变了，因此称为‘化学手术’。

    专访

    中山大学生命科学学院黄军就教授：

    我们团队开启了人类胚胎基因编辑研究的大门

    南都：如何看待目前中山大学相关团队在人类胚胎基因编辑领域的研究进展与地位？

    黄军就：近两年，作为“细胞基因编辑研究和应用”团队的负责人获得了中山大学双一流“三大”建设“细胞生物学平台”的重点资助。此外，2015年和2017年文章的成员都做出了必不可少的贡献，尤其是第一作者生科院的梁普平特聘副研究员和附属一院的丁晨晖助理研究员，全程参与了课题研究。我们团队是世界上首次进行人类胚胎基因编辑的团队，也首次利用单碱基编辑技术证明了在人类胚胎治疗特定单碱基突变疾病的可能性。

    南都：关于人类胚胎基因修改，一边在研究，一边是仍未停止的伦理争议。您个人如何看待科学研究和伦理争论？

    黄军就：2015年华盛顿峰会后，在国际社会已达成共识，认为人类胚胎基因编辑的基础性研究非常重要，美国、英国、瑞典等国也纷纷加入到了研究队伍中来。科学和伦理是相辅相成，科学的发展往往会推动伦理的发展，而伦理的发展也为更好地做好科学保驾护航和指明方向。

    南都：团队接下来的研究方向或计划如何？

    黄军就：下一步，将研究基因编辑技术在早期胚胎中治疗遗传疾病的安全性问题。

    南都：您个人如何看待人类胚胎基因编辑的前景与应用可能？

    黄军就：针对特定的遗传疾病人群，在符合法律法规、伦理和安全的情况下，有望阻止遗传突变基因传递到下一代，和在源头上治疗遗传疾病。

    背景

    因人类胚胎基因编辑研究

    黄军就入选《自然》杂志2015年度十大科学人物

    事实上，这并非中大黄军就团队在人类胚胎基因编辑研究上的首次重大突破。早在2015年，作为团队核心成员的黄军就副教授就率先使用作为“碱基编辑”前身的C R ISPR /C as9技术，对86个废弃的人类胚胎进行基因编辑，并于4月在Protein & Cell杂志发表成果，全球知名杂志《自然》率先对首篇针对人类胚胎基因组进行编辑的研究进行了重点报道，引起国际社会热点关注及全球科学家激烈讨论。随后，英国、瑞典宣布将在正常人类胚胎进行基础研究。

    同年12月初，由美国、中国和英国科学院主办的人类基因编辑国际峰会在华盛顿召开，会议肯定了在早期胚胎基因编辑研究的重要性，但暂不支持临床应用。会上还专门讨论了人类基因编辑技术的伦理禁区。2015年12月17日，《自然》杂志公布该杂志评出的2015年度对全球科学界产生重大影响的十大人物，黄军就因人类胚胎基因编辑研究入选。

    接受南都记者专访时，黄军就说，2015年文章是首次利用人的三原核胚胎研究了CRISPR/Cas9在人类胚胎治疗遗传性疾病的可行性和风险。“结果显示由于CRISPR/Cas9对DNA进行切割，主要通过非特异的非同源重组（NHEJ）方式修复，因此使编辑胚胎产生了大量的不可控突变和脱靶，存在严重安全问题”。