倍可親

基因寶寶真正的秘密

作者:尼羅河水天上來  於 2018-12-1 11:10 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:健康凈土|通用分類:熱點雜談

就在一天之前,2018年11月28日,香港大學李兆基會議中心坐無虛席,中國科學家生物物理學博士賀建奎在第二屆人類基因編輯峰會上作了關於人類第一對基因寶寶誕生的主題發言並回答了與會者的質問。讓我們還是先從科學技術本身出發,去看看賀博士究竟是怎樣把基因寶寶編輯出來的。

首先尼羅河注意到賀博士所謂的道歉。很多人滿心盼望著賀博士低頭認罪。但是,賀博士的道歉不是為成功創造基因寶寶的成就道歉。而是為將這一成就首先通過公共媒體發布而非在專業平台發布對業內人士表示歉意。在尼羅河看來,這純粹是為了爭取科學界對這一宏偉事業的支持而對他們表示尊重。這證明賀博士很懂得建立統一戰線的重要性。事實上,在決定針對CCR5這個基因進行胚胎編輯之前,他已經通過非公開方式與多位基因操作的權威專家討論過,在技術問題上獲得了專業認同。

基因寶寶的醫學需求和受試者的知情權

艾滋病家庭能不能得到健康的孩子,這個孩子會不會在與父母的接觸中受到感染。理論上這不是問題。醫療發達的社會有很多辦法實現這個要求。但是,在醫療條件非常欠發達的中國農村,這不能不是個問題。
賀建奎:『首先說說CCR5有沒有尚未滿足的醫療需求。我再說一次,我是真的相信這不是為了這個單一病例,而是為了數以百萬計可能受HIV感染的孩子。由於現在沒有HIV疫苗,他們需要這樣的保護措施。我和一些艾滋病村的人士有過接觸,那裡30%的人受到感染,有些人為了避免孩子染病不得不將他們交給當局。
而對於這一個特定的病例,講實話,我感到很驕傲,這是我最驕傲的一件事情。因為那位父親曾經對生活已經沒有希望了,但是看到孩子健康出生,他發來了信息,說他後半生將會努力工作賺錢,照顧兩個女兒和他的妻子。
這些志願者都有很好的教育背景,他們了解HIV,了解HIV藥物,了解其他的方法。他們一般會在一個社交網路里分享信息,連最新的學術研究都知道。志願者們也做到了知情同意。他們了解基因編輯技術和其副作用,我們雙方都充分交換了信息。我們為每組患者安排了1個小時10分鐘的時間。知情同意書有20頁,我們一頁一頁,一段一段,一行一行地做了解釋。其中,他們有權提出任何問題。最後,我們也會給他們私下討論的時間。他們有權當天就做出決定,也有權回家討論后再告訴我們討論的結果。』(引用完畢)
有人說中國主要HIV感染是個什麼BB亞型,改變CCR5根本沒用。吃個葯就能保證自己家人不受牽累。這都是完全脫離客觀現實的無稽之談。這些志願者,不是一對夫妻而是八對(一對後來退出),願意為基因編輯擔當志願者不是被誘騙被脅迫的,首先就是出於他們自身的需求。一個簡單的願望,希望有個孩子,孩子不要被感染。他們當然知道自己身上的HIV是通過CCR5進入人體細胞。那些自以為高深的博學之士看過賀博士的演講錄實可以閉嘴了吧!
而那些義憤填膺的科學研究權威機構甚至誤以為CCR5是被KO而非被修改。雖然賀博士沒有在短短18分鐘的演講里出示具體的測序結果,但他明確表示CCR5是delta32缺失引起的移碼變異而不是基因敲除。
賀建奎::『在全球範圍內,天然的CCR5變異能產生HIV-1的抵抗。CCR5是我們研究最為透徹的基因之一。
我們在小鼠中做了多代的研究。3代小鼠研究表明,它們的組織看上去很正常,行為也沒有異常。因此我們決定推進到人類研究。
我們找到了一種非常具有潛力的嚮導RNA,它能造成CCR5基因的delta32變異。之前,同一個嚮導RNA曾用於多類細胞的測試,沒有發現脫靶效應。其中,我們發現一個叫做sg4的嚮導RNA效率最高。它靶向的序列在猴子與人之間都是保守的。
我們發現注射基因編輯的時機,會影響到編輯的效率。早期的微注射,能夠減少嵌合(mosaicism)的發生。我們也發現Cas9蛋白在注射會後降解,因此設計了二次注射,對方法進行調整。
在確立了方法,調整了效率后,我們決定應用於人類胚胎。我們發現,這些胚胎的胚胎幹細胞標誌物都表達正常,表明了安全性。』(引用完畢)
關於CCR5delta32 變異,主持人Robin Lovell-Badge教授提出了幾個問題。第一,delta32變異多見於北歐人而中國人罕見。這是否因為選擇壓力使其在中國消失?第二,編輯CCR5是否會損害人體對流感或者西尼羅病毒免疫力?第三,CCR5缺失的小鼠出現某些行為能力增強。
這三個問題中第一和第二是相互關聯的。就是說也許正是由於像流感或者西羅尼病毒之類的流行導致中國人具有delta32變異的人群都被自然淘汰了。這兩個問題都不難回答。只是很難迴避對提問者作出反詰。delta32變異是否因為選擇壓力在中國人中消失是一個完全沒有實證依據的猜測。沒有人能回到幾十萬年前去測定中國人CCR5。只能觀察CCR5delta32人群是否在某種選擇壓力(比如流感病毒感染)影響下規模縮減。即使delta32變異的人對某些病毒易感,與減少艾滋病感染的危險相比,普通人當然會選擇前者。
賀博士對這個問題的反應很有趣,他直接跳過了最有挑戰性的第一和第二點。回答第三點說,我們反對使用基因編輯做任何生理上的增強。然後馬上轉而正面闡述為什麼選擇CCR5:病人有需要,研究團隊對CCR5的研究有長期積累。

對CCR5的精確編輯與脫靶控制

在討論這個問題之前,尼羅河首先要給自己更正一個錯誤。之前尼羅河寫道「基因編輯后的受精卵必然會得到即時的檢驗,確保編輯成功,也就是通過對目標基因的PCR測序證明實現了預期的鹼基修改。然後才會植入母體子宮。就像瞄準靶標開一槍,如果在靶上沒有看到彈洞,就一定是打到了其他地方。」。
很快就有網友私下告訴尼羅河,基因編輯的時候不是只打一槍(一個CRISPR/Cas複合物)。而是一次打出納摩爾級的CRISPR/Cas複合物,也就是6X10^17個複合物。我立刻知道他是對的。如果只有一個複合物進入細胞核,還沒等它找到靶基因很可能就被降解掉了。因為有海量的VCRISPR/Cas複合物同時開始工作,即使靶基因出現了預期的編輯,也可以發生無數的脫靶效應,也就是非靶基因被擊中而且被編輯。這樣一來整個細胞基因組就亂套了。
不容否定的現實是一對基因寶寶已經平安降生。唯一能夠實現目標的方法就是即時檢測銷毀發生錯誤的細胞。只有確認靶基因編輯成功而且沒有發生脫靶的胚胎細胞才會被植入母體子宮。賀博士是如何做到的?這一點這才是基因寶寶成功的核心秘密。現場問答錄實如下。

賀建奎:『我們知道這項研究里,關鍵的安全性擔憂在於脫靶。因為胚胎里只有1-4個細胞,所以任何脫靶效應,都會造成極為嚴重的全身性後果。因此我們對胚胎做了單細胞測序,並通過調整,減少測序的假陰性率;其次,我們還對父母的基因組進行測序作為比對,尋找由基因編輯帶來的特定變異;第三,我們還測試了現有工具預測的高風險脫靶位點。
總體來講,我們沒有看到任何斷裂位點,也沒有在高風險脫靶位點附近看到編輯活性。對於人類胚胎幹細胞系的測序則找到了一個潛在的脫靶效應,但我們不清楚這是由遺傳導致的,還是由基因編輯導致的。在19個人類胚囊(blastocyst)里,全基因組測序也都沒有觀察到脫靶。』
『接下來最關心的,就是人類試驗。我們對父母雙方都做了基因組測序,以用於檢測脫靶效應。這些父母都是父親為HIV病毒攜帶者,母親為HIV病毒陰性。我們對父親的精子進行了清洗,然後進行基因編輯。在懷孕過程中,我們一直緊密隨訪,直到孩子健康平常地出生。
試驗中,我們對胚囊進行了測序,結果表明一個胚囊出現了移碼變異,CCR5蛋白更短;另一個胚囊出現了CCR5的部分刪除,這個變異讓CCR5蛋白變得不穩定,能減弱HIV的感染。』(引用完畢)
提問者:『關於脫靶問題。你說你對單一細胞進行了全基因組測序。據我所知,目前沒有成熟技術可以對單一細胞進行全基因組測序,那你是怎麼做的?』(引用完畢)
賀建奎:『關於脫靶。在植入胚胎之前,我們只能對囊胚當中的3到5個細胞進行活檢。我們由此擴大到單一細胞。我們能夠覆蓋單一細胞大約95%的基因組,或者80-85%,這是目前的水平。或許會出現一些脫靶,但是我們不止只是看這一個胚胎,我們有很多,而很多加起來,就能夠知道發生了多少脫靶。』(引用完畢)

為什麼基因寶寶全世界都想作而不敢作,賀博士敢做而且實實在在作成功了。核心秘密就在於單細胞基因組測序。更嚴格的說應該是單細胞全基因組測序。注意,從最開始用三到五個細胞進行全基因組測序發展到單細胞全基因組測序,賀建奎團隊已經證明了他們的技術已經非常成熟。而且是全世界遙遙領先的水平。這不是尼羅河的想象或者推理,提問者說了,全世界根本就沒有成熟技術可以做到這一點。
從賀博士的陳述可知,他們是同時對很多個受精卵進行編輯操作,同時作單細胞全基因組測序。測序的精確程度足以發現任何一個編輯位點。雖然在一份樣本他們只能看到80-85%的基因組DNA得到測序,但是綜合全部測序結果,他們可以有很大把握地推斷在沒有看到的的15-20%的那一部分有沒有脫靶編輯活動。這樣就能從幾十個胚胎細胞最終確定兩個植入母體子宮。而且保證整個過程所用的時間不影響胚胎幹細胞的生殖活性。
接下來的工作就是在胚胎髮育過程中繼續通過無細胞DNA或者臍帶血採樣對胎兒體細胞全基因組反覆監控。一旦發現錯誤編輯就銷毀胚胎細胞或者終止妊娠。這個過程可以完全控制在法律規定的時限只內完成。所以在全部七對志願夫婦中,只有一對成功產下基因寶寶,還有一對正在早期妊娠。即使只有1/7成為現實,也足以讓全世界為之震動。



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