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Science子刊:揭示GAD基因疗法降低帕金森病症状机制

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2018年12月5日/生物谷BIOON/—帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是最为流行的突触核蛋白病(synucleinopathy),也是全球第二大常见的神经退行性疾病,影响着大约2%的60岁以上人群,发病率仅次于阿尔茨海默病。这种疾病的病理特征是大脑黑质纹状体中多巴胺能神经元的大量丢失,同时伴随着慢性神经炎症、线粒体功能障碍以及以路易小体(Lewy body)形式存在的富含α-突触核蛋白的蛋白聚集物的广泛堆积。

根据帕金森病基金会(Parkinson’s Foundation)的数据,帕金森病是一种神经系统进行性疾病,影响美国大约100万人。早期症状包括震颤、睡眠困难、便秘和移动或行走困难,最终过渡到更严重的症状,如运动功能丧失和说话能力丧失,以及痴呆症。 大多数人在60多岁时开始出现症状,但是据报道,这种疾病也可发生在年仅2岁的患者身上。

Science子刊:揭示GAD基因疗法降低帕金森病症状机制

基因疗法是一类治疗包括帕金森病在内的神经系统疾病的很有前途的方法。一项II期临床试验已表明通过基因疗法将谷氨酸脱羧酶(GAD)运送到帕金森病患者的丘脑底核(subthalamic nucleus, STN)中具有治疗效果。然而,介导这种治疗反应的确切机制仍然是不清楚的。

在一项新的研究中,为了确定这种机制,Martin Niethammer等人分析了接受GAD基因疗法的帕金森病患者和那些接受假手术(sham surgery)的患者的代谢成像数据,其中所有的患者均在术前以及术后6个月和12个月时接受扫描。那些接受GAD基因疗法的患者产生了一种独特的治疗依赖性多突触脑回路,这些研究人员称之为GAD相关模式(GAD–related pattern),它反映了将丘脑底核与运动皮层区域相关联在一起的新的多突触功能通路的形成。

当对所接受的治疗不知情时,基因疗法组患者和假手术组患者都产生了之前报道的安慰剂代谢网络,即假手术相关模式(sham surgery–related pattern)。然而,仅接受GAD基因疗法的帕金森病患者出现与临床改善相关的GAD相关模式。因此,这些结果表明GAD基因疗法的治疗效果可能是通过调节脑代谢来介导的。此外,治疗诱导的脑回路变化可用于临床试验中区分真正的治疗反应并提供对它们的内在生物学机制的深入认识。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:


Martin Niethammer et al. Gene therapy reduces Parkinson’s disease symptoms by reorganizing functional brain connectivity. Science Translational Medicine, 28 Nov 2018, DOI: 10.1126/scitranslmed.aau0713.

研究揭示叶绿体基因转录调控的新机制

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研究揭示叶绿体基因转录调控的新机制
转录调控是基因表达过程中的基础机制。在转录过程中,RNA聚合酶会在一些因子的调控下暂时停止转录,而在条件具备情况下继续进行转录延伸。这一类精细调控现象被称为“转录暂停”。转录暂停已经发现40多年,但是最近才发现植物中也具有转录暂停现象。然而,植物中尚未发现转录暂停因子,叶绿体中是否存在转录暂停现象也不清楚。
最近,中国科学院植物研究所卢庆陶研究组与中国科学院遗传与发育生物学研究所、山东农业大学相关科研团队合作,利用波谱学、分子生物学和生物化学方法,揭示了转录暂停因子mTERF5特异调控叶绿体psbEFLJ操纵子转录的分子机制。研究人员使用叶绿素荧光成像技术,筛选了拟南芥的T-DNA插入突变体库,发现mTERF5缺失导致植物生长发育迟缓与光系统II (PSII) 活性显着下降,这是因为mTERF5调控叶绿体psbEFLJ操纵子转录本的积累,而psbEFLJ操纵子编码PSII复合体中多个重要蛋白亚基,对植物生长发育至关重要。进一步研究表明,mTERF5特异性结合psbEFLJ操纵子DNA上转录起始位点下游+30到+50区域,引起叶绿体编码的RNA聚合酶(PEP)在psbEFLJ转录过程中产生转录延伸暂停,从而有助于mTERF5招募PEP复合体中的关键组分pTAC6组装到PEP复合体中,形成更高活性的PEP复合体,进而促进psbEFLJ操纵子的转录。
该研究证明了叶绿体中普遍存在转录暂停现象,为植物叶绿体转录调控的分子机制提供了新的认识。
该研究成果于5月22日在线发表于国际学术期刊Molecular Plant。卢庆陶研究组副研究员丁顺华和博士研究生张毅为论文共同第一作者,山东农业大学教授卢从明为通讯作者,遗传发育所汪迎春研究组参与了部分工作。该研究得到国家自然科学基金委重点项目、科技部国家重点基础研发计划项目、中科院前沿科学重点研究项目、中科院战略性先导专项(B类)、科技部国家重大科学仪器开发专项的资助。(生物谷Bioon.com)

水稻基因组编辑工具盒再添新成员

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水稻基因组编辑工具盒再添新成员

近日,中国农业科学院植物保护研究所周焕斌课题组、周雪平课题组和四川大学生命科学学院林宏辉课题组合作开发了一系列基于Cas9-NG的各种水稻基因组定点编辑工具,并成功用于水稻单基因敲除、多基因敲除、单碱基编辑(碱基对G·C和A·T的互换)以及靶基因转录激活调控。相关研究成果在线发表于《分子植物》(Molecular Plant)。

来源于化脓链球菌的Cas9核酸酶现已广泛应用于水稻基因组编辑,有效促进了水稻功能基因组学研究和分子育种进程。Cas9在进行基因编辑的过程中需要识别靶DNA序列3’端的保守PAM(前间区序列邻近继续)序列。由于Cas9主要识别NGG PAM序列,这极大限制了基因组范围内的靶DNA序列的选择,尤其是对于特定位点核苷酸进行单碱基编辑时,往往造成无合适PAM可用。扩展PAM识别序列,将有利于扩展水稻基因组编辑应用范围。

为此,该团队选用Cas9突变体xCas9和Cas9-NG对水稻基因组编辑技术进行了优化和扩展。研究发现,Cas9-NG编辑效果优于xCas9蛋白,并且将识别PAM序列由NGG简化为NG,此外还能识别NAC、NTG、NTT和NCG等PAM序列。

Cas9-NG在水稻上的成功应用,在一定程度上突破PAM识别序列的限制,将水稻基因组中的可编辑位点增加了8倍,众多之前无法进行碱基编辑的位点如今可进行操作,大大扩展了编辑范围。

周焕斌指出,该成果对于水稻基因功能解析和分子精准育种具有重要促进作用,加速实现水稻缺陷型基因的修饰矫正,有利于缩短水稻育种进程和延长现有优良品种的应用周期。

该研究得到了基金委自然科学基金、国家重点研发计划项目和中国农科院创新工程的资助。(生物谷Bioon.com)

《基因组研究样品道德操作指南》发布

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《基因组研究样品道德操作指南》发布
《自然》杂志官网18日报道称,南非开普敦大学生物伦理学家詹提纳·德弗里斯率领“非洲人类遗传与健康”(H3Africa)计划的伦理工作组,发布了《基因组研究样品道德操作指南》(以下简称《指南》),希望加强非洲科学家在当地开展的基因组合作研究项目中的自主性和独立性。
近年来,发达国家研究人员开始大量测序非洲的基因组。这些数据为了解人类的过去,特别是遗传多样性最高的非洲疾病和对药物的潜在反应,提供了巨大帮助。但在非洲大陆,很少有机构拥有处理大量基因组数据的设备和能力,因此,非洲科学家经常不得不接受外国合作伙伴提供的条件。H3Africa在10年内花费1.88亿美元,资助了非洲领先的基因组学项目,旨在培训生物信息学家并创建生物库,同时南非也在投资基因组研究设备。
《指南》中的自愿规则,对应的就是所谓的“直升机”研究。这种研究特指外国科学家从社区获取样本和数据,然后返回自己国家的研究机构。其他类似的准则都旨在确保非洲公民从研究中最终受益。
《指南》呼吁,非洲学术界应对非洲样本研究提供“有意义和实质性”的知识贡献。研究人员在某些情况下可以采集非洲大陆标本,但项目应该让非洲科学家参与进来,并形成独立的工作能力。
德弗里斯希望《指南》能帮助当地科学家与外国合作伙伴谈判。业内遗传学者认为,这个指南把多年来一直讨论的内容编撰成文,值得肯定。但也有学者担心,这些规则可能加剧非洲科学家与他国科学家间的紧张关系。(生物谷Bioon.com)

入侵物种基因组计划首战告捷

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入侵物种基因组计划首战告捷
9月17日,《自然—通讯》在线发表“IAS1000(1000 种入侵物种基因组计划)”的首个合作成果。多国科学家联合从基因复制和突变两个角度,揭示了苹果蠹蛾在全球入侵过程中的寄主适应性进化和抗药性分子机制,为苹果蠹蛾的综合治理提供了新思路与新方法。
论文通讯作者,中国农科院植保所、深圳农业基因组研究所研究员万方浩介绍,苹果蠹蛾是世界重大入侵害虫,以幼虫钻蛀到苹果、梨等果实为害。目前已入侵六大洲70个国家,在我国年发生面积约为75万亩,造成经济损失高达3亿元/年,潜在经济损失高达140亿元/年。
论文通讯作者、浙江大学教授李飞介绍,该研究借助高通量测序技术,构建了高质量的染色体水平的苹果蠹蛾基因组,分析了其化学感受和抗药性基因家族进化,并利用全基因组关联分析鉴定了与化学农药抗性相关基因的突变。
分析发现,苹果蠹蛾气味受体ORs基因家族的多个基因在进化过程中发生了拷贝事件,包括苹果蠹蛾寄主植物挥发物的主要化学成分梨酯的受体基因OR3,生成了OR3a和OR3b。研究表明,OR3a和OR3b均是梨酯和性信息素的受体基因,功能上具有互补和协同增效作用,揭示了苹果蠹蛾在全球扩张过程中的寄主适应性进化机制。
通过对抗药性相关基因家族的进化分析发现,苹果蠹蛾基因组中大量的P450基因可能增强其解毒代谢能力。研究人员通过干扰CYP6B2基因,导致苹果蠹蛾四龄幼虫对两种化学农药的敏感性降低,死亡率显着高于对照,而对吡虫啉的敏感性无显着变化,从而揭示了苹果蠹蛾CYP6B2基因参与了甲基谷硫磷和溴氰菊酯类农药的抗性机制。(生物谷Bioon.com)

Sci Rep:新技术有助于提高基因编辑工具的效果

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2019年9月21日 讯/基因宝jiyinbao.com/ –波士顿大学医学院研究人员最近开发出一种新的基因治疗替代工具,从而能够创造更快,成本更低的方法。

基因治疗是一种通过基因编辑来治疗疾病的临床技术。一种方法是使用腺相关病毒(AAV)作为传递基因的工具,但是大量AAV的生产往往是复杂且昂贵的。

现在,研究人员首次开发出一种先进的方案,可以生产大量AAV。
Sci Rep:新技术有助于提高基因编辑工具的效果
(图片来源:Www.pixabay.com)
研究人员认为,与现代基因编辑技术结合使用时,AAV成为了强大的研究工具,并且可以作为制作转基因动物模型的主要工具。然而,目前的主要缺点是生产大量用于实验室动物的AAV的时间和成本。这项先进技术绕过了动物常规基因操作可能产生的发育效应,同时节省了时间,减少了用于研究的动物数量并最终降低了研究成本。

波士顿医学副教授Markus Bachschmid博士解释说:“我们的方法有助于在常规实验室中高效经济地生产AAV,使研究人员可以轻松地进行基因治疗的临床前试验。”

副教授Reiko Matsui博士说:“波士顿地区和日本的几个实验室已经对该新方案进行了测试,发现它很有用。” “我们希望许多实验室可以采用这些程序来加速研究和促进基因治疗。”

使用AAV的基因治疗是临床治疗中一个新兴的领域。FDA批准的基于AAV的药物Zolgensma的最新版本用于治疗脊髓性肌萎缩症是人类基因治疗的一个里程碑,并证明了AAV的巨大潜力。

这些发现在线发表在《Scientific Reports》杂志上。(生物谷Bioon.com)


资讯出处:

Researchers create new protocol to improve gene therapy tool production


原始出处:
Toyokazu Kimura et al, Production of adeno-associated virus vectors for in vitro and in vivo applications, Scientific Reports (2019). DOI: 10.1038/s41598-019-49624-w

JCI insight:CRISPR-CAS9 基因编辑技术用于治疗肌营养不良症

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2019年1月9日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –CRISPR的基因编辑技术是治疗遗传性疾病的革命性方法。但是,该工具尚未用于有效治疗长期慢性病。由密苏里大学医学院的Dongsheng Duan博士领导的一个研究小组已经确定并克服了CRISPR基因编辑的障碍,这可能为使用该技术进行持续治疗奠定基础。
CRISPR基因编辑的灵感来自于身体抵御病毒的天然防御能力。该技术使研究人员能够通过切除和替换基因组中的突变来改变DNA序列,该突变有可能治疗各种遗传疾病和病症。 Duan和他在美国国立卫生研究院和杜克大学推进转化科学国家中心MU的合作者正在研究如何利用CRISPR治疗Duchenne肌营养不良症(DMD)。
Duan的实验室使用CRISPR静脉内治疗6周龄DMD小鼠。他们最初采用了许多研究人员广泛使用的策略。在该方法中,施用相似量的Cas9和gRNA。虽然直接注入肌肉时效果很好,但当团队试图在身体的所有肌肉中实现长期矫正时,这种策略产生了不良后果。他们发现,骨骼肌中没有肌营养不良蛋白的恢复,心脏中的肌营养不良蛋白恢复很低 – 治疗无法阻止疾病进展。
JCI insight:CRISPR-CAS9 基因编辑技术用于治疗肌营养不良症
(图片来源:www.pixabay.com)
在审查结果时,研究小组发现了gRNA的过度消耗,这意味着没有足够的gRNA来告诉Cas9切割的位置。该团队增加了gRNA标志的数量并重复了实验。这一新策略显着增加了心肌和骨骼肌中肌营养不良蛋白的恢复,并在18个月时减少了肌肉瘢痕。此外,肌肉功能和心脏功能得到改善。
“我们的结果表明,gRNA缺失是长期全身性CRISPR治疗的独特障碍,”Duan说。 “我们相信这一障碍可以通过增加和优化gRNA剂量来克服。虽然这有改进DMD疗法的令人兴奋的可能性,但我们相信这一原则也可能适用于其他一系列其他疾病和病症的CRISPR疗法。”
在探索其他模型之前,研究人员将继续在小鼠模型中测试和改进该方法。随着更多的研究,他们希望这种见解可能有助于为使用CRISPR基因编辑的改进疗法奠定基础。(生物谷Bioon.com)

资讯出处:Researchers overcome hurdle in CRISPR gene editing for muscular dystrophy

原始出处:Chady H. Hakim et al. AAV CRISPR editing rescues cardiac and muscle function for 18 months in dystrophic mice. JCI Insight, 2018; 3 (23) DOI: 10.1172/jci.insight.124297

中国专家研究新发现:基因编辑阻断高胆固醇血症家族遗传

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中国专家研究新发现:基因编辑阻断高胆固醇血症家族遗传

 

“血管脂质严重沉积”“动脉粥样硬化”……常人印象中的“老年病”可能会出现在一整个家庭的年轻人中,因为他们罹患了家族性高胆固醇血症。

中国福利会国际和平妇幼保健院(下简称“国妇婴”)5日披露,中科院院士黄荷凤团队与中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌团队合作研究率先发现,利用体外基因编辑技术可部分修复相关基因突变,使治疗家族性高胆固醇血症成为可能。这项研究成果发表在最新一期Circulation期刊上。

家族性高胆固醇血症(FH)是一种常染色体显性遗传性疾病,主要表现为血浆中低密度脂蛋白胆固醇水平明显升高,使得胆固醇沉积在患者皮肤、肌腱和冠状动脉。相关患者每次生育均有50%的可能传递遗传致病变异。

研究人员对小鼠进行基因编辑试验后发现,小鼠的动脉粥样硬化症状显着减轻,相关病症也得到明显缓解,循环系统中的各项指标明显改善。他们还通过检测证明基因编辑治疗的有效性和安全性。

研究团队方面表示,相关基因编辑技术可作为应用于人类遗传疾病治疗的潜在工具,促进个体化医疗进一步发展。(生物谷Bioon.com)

 

中国种茶树全基因组获解密

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中国种茶树全基因组获解密

安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室(安徽省实验室)宛晓春教授研究团队,联合深圳华大基因和中国科学院国家基因研究中心(上海)等相关研究团队,破解了世界上分布最广的中国种茶树的全基因组信息,相关成果4月21日在线发表于美国《国家科学院院刊》。

世界主栽茶树分属两个变种: 中国种和阿萨姆种,前者叶小,分布广,适制绿茶等六大茶类;后者叶大,主要分布在热带和冬季温暖的亚热带地区,适制红茶和普洱茶。研究团队以国家级茶树品种舒茶早(中国种)为材料,用二代和三代测序技术对其进行测序,采取杂合组装策略,获得覆盖基因组93%区域的高质量序列草图,注释出33932个高可信度的茶树基因。

结果显示,中国种基因组大小为3.1Gb,重复序列含量为64%,基因组组装的完整性和质量远高于现有同类已测序物种组装水平。研究发现,茶树祖先种大约在8000万年前与亲缘关系最近的猕猴桃物种发生分化,继而在154~38万年前,又分化形成中国种和阿萨姆种。

研究发现,茶树基因组发生过两次全基因组复制事件,最近一次发生在4000~3000万年前,该事件及后续串联复制导致了与儿茶素类物质和咖啡碱生物合成相关的基因拷贝数显着增加。而儿茶素的生物合成受到复杂的转录调控,许多与生物逆境和非生物逆境相关的转录因子都与儿茶素含量高度相关。研究发现了一个参与茶氨酸合成的关键酶基因(CsTSI),并通过转录组学和转基因分析,证明CsTSI具有合成茶氨酸的酶活性。比较基因组分析发现,萜烯类等物质的合成酶基因拷贝数在茶树基因组中也发生显着扩增,有助于解释茶叶独特的香气。这些发现首次从基因组层面系统解开了茶叶中富含独特的风味物质之谜。(生物谷Bioon.com)

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

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2019年12月9日讯/基因宝jiyinbao.com/—今年早些时候,有消息人士向《麻省理工科技评论(MIT Technology Review)》杂志发送了贺建奎(He Jiankui)的一份未发表的论文手稿的副本,该手稿副本描述了制造去年在中国出生的首批经过基因编辑的婴儿—一对称为露露(Lulu)和娜娜(Nana)的双胞胎女性婴儿—的实验过程。这份手稿显示了他在制造露露和娜娜时忽略了伦理规范和科学规范。2019年12月3日,《麻省理工科技评论》首次公开了该手稿的摘录。

这篇未发表的论文手稿标题为“Birth of Twins After Genome Editing for HIV Resistance(基因组编辑后抵抗HIV的双胞胎出生)”,共有4699个英语单词,由中国生物物理学家贺建奎撰写。《麻省理工科技评论》还接受到第二份讨论了关于人类和动物胚胎的实验室研究的论文手稿。

《麻省理工科技评论》收到的这些手稿文件中的描述性文字表明贺建奎在2018年11月下旬对这两份手稿进行了编辑,并且它们似乎是他最初提交的用于发表的论文手稿。在经过至少两个著名期刊Nature和JAMA的评审后,他的论文手稿仍未发表。

这份关于这对基因编辑双胞胎的论文手稿的正文写着可以“控制HIV流行病”的医学突破的说辞。它声称使用一种“新型疗法”在让这两名女性婴儿对HIV产生抵抗力方面取得“成功(这个单词不止一次使用)”。然而令人吃惊的是,它很少尝试证实这对双胞胎确实对这种病毒具有抵抗力。这份论文手稿的正文在很大程度上忽略了该手稿中其他地方存在的表明这种基因编辑出错的数据。

《麻省理工科技评论》与四位专家—一名法律学者、一名试管婴儿医生,胚胎学家和基因编辑专家—分享了这些未发表的论文手稿,并询问他们的评论意见。他们的观点都认为这一做法很不科学,其中包括:贺建奎和他的团队提出的关键主张得不到数据的支持;这对双胞胎婴儿的父母迫于压力才勉强同意参加这项基因编辑实验;所谓的临床益处实在令人怀疑;这些研究人员在完全了解自己进行基因编辑的效果之前就着手制造活的基因编辑婴儿。

由于这些手稿文件关乎有史以来最重要的公共卫生问题之一,即使用基因编辑技术改变人类遗传的能力,因此《麻省理工科技评论》在此公布这份关于这对“基因编辑双胞胎”的论文手稿的摘录,以及这些专家的评论,并解答他们提出的问题。这些摘录按照它们在这篇论文手稿中出现的顺序进行排列。


1.为什么这份论文手稿没有医生名单?

这份论文手稿以作者名单开头—共有10位作者,其中的大多数来自中国南方科技大学贺建奎的实验室,还包括帮助招募艾滋病夫妇的一家艾滋病支持网络组织的负责人Hua Bai和美国生物物理学家Michael Deem。目前,赖斯大学正在审查Deem在这项基因编辑实验中扮演的角色。

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

参与这项重大计划的人数很少,原因之一是缺少一些人的名字,尤其是治疗患者的不孕不育科医生和分娩婴儿的妇产科医生。隐藏他们的名字可能是试图掩盖患者身份。但是,也不清楚这些医生是否理解他们正在帮助制造首批经过基因编辑的婴儿。

对于一些人来说,这立即就产生了这份论文手稿是否值得信赖的问题。斯坦福大学法学教授Hank Greely说,“对于这份论文手稿报道的任何内容,我们没有或几乎没有独立的证据。尽管我相信这些婴儿很可能是经过DNA编辑后出生的,但针对这方面的证据非常少。鉴于这种情形,我不愿意承认贺建奎是一名诚实的研究员。”


2.这些研究人员自己的数据不支持他们的主要主张

这份论文手稿的摘要列出了这个研究项目的目标—培育出抵抗HIV感染的人—以及取得的主要成果。它指出,贺建奎的研究团队“成功”地能够“复制” CCR5基因中一种已知的突变。一小部分自然出生的具有这种突变(称为CCR5Δ32)的人免受HIV感染。

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

但是这种摘要远远超出了这份论文手稿中的数据所能支持的范围。具体来说,正如稍后将看到的那样,该团队实际上并未复制这种已知的突变。相反,他们构建出新的突变,这种新的突变可能导致HIV抵抗性,但也可能不会导致HIV抵抗性。根据这份论文手稿,他们从未对此加以验证。

加州大学伯克利分校创新基因组学研究所基因组编辑科学家Fyodor Urnov说,“他们声称复制了这种流行的CCR5突变,这是对实际数据的公然歪曲,只能用一个术语来描述:蓄意捏造。这项研究表明贺建奎的研究团队未能复制这种流行的CCR5突变。胚胎编辑将帮助数百万人的说法既荒谬又可笑,就像1969年的月球漫步‘为数百万寻求在月球上生活的人带来了希望。’”

Eugin集团科学总监Rita Vassena说,“在阅读这份论文文件时,我希望看到一种反思性的、深思熟虑的人类胚胎基因编辑方法。不幸的是,它读起来更像是一个寻找目的的实验,试图找到不惜一切代价在人类胚胎中使用CRISPR/Cas9技术的合理理由,而不是一种为了子孙后代的利益认真、经过深思熟虑、循序渐进地编辑人类基因组的方法。正如目前的科学共识所表明的那样,在现阶段,在注定会导致怀孕的人类胚胎中使用CRISPR/Cas9是不合理和不必要的,不应当继续下去。”


3.对胚胎进行基因编辑不会控制HIV,尤其是在受影响最严重的国家

这份论文手稿的摘要末尾和正文开头是这些作者为他们的研究寻找合理理由的地方。他们提出基因编辑婴儿可以使得数百万人免于感染HIV。《麻省理工科技评论》的评论者将此说法称为“荒谬”和“荒唐”,并指出,即使CRISPR方法能够制造出对HIV有抵抗力的人,但在HIV肆虐的地方,比如非洲南部,这种方法也不太可能行得通。

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

Rita Vassena说,“这项研究提供的对人类胚胎进行编辑和随后植入以产生妊娠的证据并不充足。正如这些作者所声称的那样,认为经过基因编辑的胚胎可能有朝一日能够控制‘HIV流行病’的想法是荒谬的。事实证实公共卫生措施、教育和广泛使用抗病毒药物可控制HIV流行病。”

Hank Greely说,“这是‘控制HIV流行病’的一种可行方法,似乎很可笑。如果世界上的每个婴儿都获得这种突变(极不可能),它将在20至30年内开始实质性地影响HIV感染,届时我们应该有更好的方法来遏制这一流行病,以及现有的方法即便还不够充分地遏制,也会极大地延缓它。相比于2012年,2017年中国的新增HIV感染病例增加了64%(如果是真的话),这是因为基数很低的缘故。中国的HIV感染率远低于西方国家。这种局势在一些发展中国家仍然更加严重。但是,就此认为这种高科技应对措施可能对这些国家有帮助,这是不合情理的。”


4. 这对双胞胎婴儿的父母可能出于错误原因想要参加基因编辑实验

与某些解释相反的是,在这对基因编辑双胞胎女性婴儿的DNA上使用CRISPR并不是要阻止她们从被感染的父亲那里感染HIV。如这份论文手稿所描述的那样,这是通过精子洗涤(sperm washing)这一成熟技术实现的。相反,这种基因编辑实验的目的是让她们在以后的生活中对HIV具有免疫力。因此,这一实验并未为她们或她们的父母提供明显的即时医学益处。这对夫妇为何会同意参加?原因之一可能是为了获得生育治疗。

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Rita Vassena说,“我担心这对夫妻中的丈夫接受这种实验性基因组编辑的原因在于他是HIV阳性的,这是因为人们可以想象这对夫妻承受的不必要的情绪压力使得他们同意接受一项对患者本身及其子女的健康无任何改善但可能会带来负面后果的实验。值得记住的是,HIV感染不会像遗传病那样世代相传;胚胎需要‘抑制’这种感染。因此,采取预防措施,比如用适当的药物控制患者的病毒载量,以及在体外受精期间小心处理配子,可以非常有效地避免HIV传染。当前的辅助生殖技术可确保HIV阳性的男性和女性安全地生育后代,避免水平传播(伴侣之间)和垂直传播(父母与胚胎/胎儿之间),从而使得在这些情况下无需编辑胚胎。实际上,这对参与这项实验的夫妇确实接受了这样的辅助生殖措施,包括对精液进行长时间的清洗,以清除所有可能携带HIV的精液。更长时间的精子洗涤已在全球体外受精实验室和数千名患者中使用了近二十年。根据我们和其他人的经验,这对父母及其未来的孩子都是安全的,并不需要侵入性地操纵胚胎。”

生殖内分泌学家Shane Grove Fertility说,“在中国,HIV阳性会招致重大的社会歧视。尽管有强烈的家庭和社会义务要有一个孩子,但HIV阳性患者没有机会获得不孕不育治疗。在这样的社会环境下开展这项临床研究存在问题,并且它针对弱势患者群体。这项研究是为一种社会问题提供基因治疗吗?这对夫妇没有受到不适当的强迫吗?”


5.这项研究中的基因编辑与赋予天然HIV抵抗力的突变不同

在这项研究中,这些研究人员描述了CRISPR实际上给这对双胞胎带来的改变。他们从体外受精的胚胎中取出了一些细胞以研究它们的DNA,发现旨在让CCR5基因失去功能的基因编辑确实站稳了脚跟。

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但是,尽管他们“期待”这些编辑通过让这个基因失去活性而赋予HIV抵抗力,但他们不能确切地知道这一点,这是因为这些编辑“类似于”自然发生的CCR5Δ32突变,但并非完全相同。再者,仅有一个胚胎中的CCR5基因的两个拷贝都被编辑;另外一个胚胎中的仅有一个拷贝被编辑,这充其量只能给予部分HIV抵抗力。

Hank Greely说,“‘成功’在这里显得很浮躁。没有一个胚胎出现这种存在于在数百万人中的CCR5Δ32缺失突变。相反,这些胚胎/最终的婴儿出现了新的突变,它们的作用尚不清楚。同样地,对HIV的‘部分抵抗力’是什么意思?如何衡量这种部分抵抗力?是否足以证明将携带人类中从未见过的CCR5基因形式的胚胎植入到子宫中以进行可能的分娩?”


6.可能还存在其他不想要的CRISPR编辑

CRISPR并不是一种完美的工具。试图编辑一个基因有时会在基因组的其他地方产生其他意想不到的变化。在这项研究中,贺建奎的研究团队讨论了他们对这种不想要的编辑(称为‘脱靶’突变)的搜索,并说他们只找到了一个。

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

然而,这种搜索并不彻底,这份论文手稿还掩盖了一个关键点:这些研究人员从早期胚胎中提取的任何用于测试的细胞实际上都没有对这对双胞胎的身体做出贡献。剩下的将发生增殖并成长为这对双胞胎的细胞也可能具有脱靶效应,但是在开始怀孕之前无法知道这一点。

Fyodor Urnov说,“这是对实际数据的严重歪曲,同样只能被描述为公然的谎言。从技术上讲,在不破坏胚胎的情形下,不可能通过检查胚胎的每一个细胞来确定编辑后的胚胎是否‘没有显示任何脱靶突变’。对于整个胚胎编辑领域来说,这是一个关键问题,这些作者在此掩盖了这个问题。”


7.治疗这对夫妇的医生可能不知道发生了什么事

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密
包括《华尔街日报》在内的各种新闻媒体的报道都指控贺建奎的研究团队通过更换血液样本来欺骗医生,而且并非所有人都知道他们参与了制造经过基因编辑的婴儿。如果确实如此的话,这就是个问题,这是因为医生有责任做符合患者最大利益的事情。

Jeanne O’Brien说,“无论CRISPR是否用于基因组编辑,体外受精程序都遵循相同的步骤和时间线。这些进行体外受精的中国医生可能没有意识到这名父亲的HIV感染状况,或者这些胚胎是经过基因修饰的。贺建奎只需要一名愿意在授精时注射CRISPR的胚胎学家。他的言辞似乎表明进行体外受精的医生似乎没有参与随后选择要植入的胚胎的决定。这是对参与体外受精的医生的一次警钟:科学技术将继续发展,绝望的不孕不育夫妇可能会忽略未知的风险或相信该技术已被证明是安全的。一旦我们这些治疗不孕不育的医生有意识地移植了经过生殖系编辑的胚胎,我们实质上就是在向父母和未来的孩子确认这种基因修饰的安全性。有可能知道这一点吗?”


8.这份论文手稿歪曲了基因编辑婴儿的出生时间

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密
到目前为止,一些媒体报道和熟悉这项研究的人士已经确定,这对双胞胎出生于十月,而不是十一月。为什么贺建奎的团队给出了错误的日期?这可能是为了保护这对夫妇及其双胞胎的匿名性。在一个中国这么大的国家,每个月可能会有一万多对双胞胎出生。伪造日期可能是为了让重新鉴定他们的身份的企图变得更加困难。


9.不清楚是否有存在适当的伦理审查

这篇论文手稿对伦理进行了非常简短的讨论。它说该研究计划已经在中国临床试验登记处进行了登记,但是实际上这种公开登记仅在这对双胞胎出生后才进行。

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

Hank Greely说,“何时登记的呢?答案是在2018年11月8日,即这对双胞胎出生后不久和宣布她们出生之前,这可能是为了增加发表的可能性。这不是正常的登记。也许已经获得了伦理批准,不过医院已否认了这一点。谁在说实话?不确定我们是否会知道。针对全面的伦理审查,‘我们被告知’这个短语并不是强有力的证据。这份论文手稿也没有讨论中国禁止HIV阳性父母接受辅助生殖服务的禁令。据报道,为了进行必要的HIV检测,贺建奎让其他男性假装是预定的父亲。这份论文手稿没有谈及这一点。在我看来,这很可能是真的,真是混账。如果确实是真的话,这意味着他欺骗了中国的监管程序。”


10.这些研究人员并未在制造活的基因编辑婴儿之前测试HIV免疫是否有效

在这项研究中,贺建奎的研究团队概述了他们从这对双胞胎那里收集血液的计划,以查看他们编辑过的细胞是否真正地抵抗HIV。在制造这两名经过基因编辑的女性双胞胎婴儿之前,他们本可以尝试提前了解这一点。在植入胚胎之前,他们可以将它们冷冻,同时在实验室对细胞进行相同的编辑并测试HIV对这些细胞的影响。

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

Fyodor Urnov说,“这就表明这个研究团队把他们的利益置于这对捐献胚胎的夫妇和他们未来孩子的利益之上。这份论文手稿中没有任何证据支持这种新的CCR5突变形式可阻止HIV感染的基本预期。在植入胚胎之前确定这一点至关重要。他们可以使用一种已知的检测方法进行检测:在实验室中对免疫系统细胞进行相同的基因编辑,然后用HIV感染它们。只有携带阻止HIV感染的CCR5变体的细胞才能存活下来。这个研究团队选择不进行这项检测。相反,他们利用携带完全不确定功能影响的CCR5突变形式的胚胎培育出婴儿。这些研究人员赶时间吗?还是他们根本不在乎吗?无论作出何种解释,这种对基本伦理规范和研究准则的严重违反都与犯罪行为相去不远。”


11.一名美国诺贝尔奖获得者可能帮助贺建奎证明他的实验是合理的

这份论文手稿的结论包含了一个意料之外的题外话,为这项研究提出了一个全新的理由,该理由将这个研究项目与非洲HIV流行病的核心地带联系了起来。感染HIV的非洲母亲的许多未感染儿童都患有一种称为‘HEU’的综合征,这使得他们更容易患上各种儿童疾病。这些作者说基因组编辑可能是对抗HEU的‘新策略’。

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

这个想法没有任何证据,但是有一些关于贺建奎从哪里得到这一点的线索。在一封他于11月22日发送给马萨诸塞大学生物学家Craig Mello(他当时是贺建奎的一家公司的顾问)的电子邮件中,他感谢Mello对这一主题提出的建议,并在他的电子邮件附上了上述同一段文字。

这是否意味着作为2006年诺贝尔医学奖得主的Mello对这份论文手稿做出了重要贡献?Mello很早就被告知有关这个双胞胎项目的消息,但Mello的一名发言人说,他从未就如何撰写这篇论文给贺建奎提出建议。但是,根据贺建奎的电子邮件,任何这样的互动都意味着不被承认。他再次写信给Mello,“我不会告诉别人你知道这里发生了什么。”


12.这个研究项目还有其他的支持者,但缺少一些关键信息

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密
这份论文手稿最后感谢了一批人,根据贺建奎的说法,这些人针对这篇论文正文的初稿给出了直接的反馈或者给出了其他的建议。在对“编辑”这篇论文的正文表示感谢时,他提名了加州大学的研究员Mark Dewitt。Dewitt没有回复贺建奎发送过来的电子邮件,但早些时候描述了他自己的角色,称他已对这个研究项目提出警告。斯坦福大学伦理学家William Hurlbut说,他曾向贺建奎提供伦理意见,但他不知道这名中国科学家制造了基因编辑婴儿。

贺建奎还感谢英国马生殖专家W.R. “Twink” Allen,以及Allen当时的学生Jin Zhang,也就是John Zhang,他现在是纽约新希望生育中心的负责人,该中心是纽约最大的生育中心之一。据报道,Zhang在去年年底计划与贺建奎合作,为基因编辑婴儿开设医疗旅游业务。
在这些名字中,只有Allen的研究之前从未因与这项CRISPR婴儿研究存在关联而被引用。针对通过电子邮件与他联系的尝试,Allen没有给出回复。Zhang一直没有透露自己的角色,他告诉《麻省理工科技评论》,他不熟悉这份论文手稿。他在10月份告诉《麻省理工科技评论》,“我从未见过它。”

《麻省理工科技评论》拥有的这份关于基因编辑双胞胎的论文手稿版本缺少科学论文中通常存在的两个至关重要的披露。首先,它没有提供有关谁资助了这个项目或者这些作者在研究结果中有什么经济利益的信息。它也没有详细介绍每个作者作出的科学贡献。这意味着这篇论文的正文并未明确描述唯一的非华裔作者、赖斯大学的Michael Deem发挥的作用(特别是是否与患者进行任何实际接触)可以决定着Deem或他所在的大学可能面临的惩罚。Deem的律师没有回答任何问题,包括要求提供他过去声明的副本,以尽量减少他在这项研究中的作用。赖斯大学表示,它针对此事的调查正在进行中。


13.这些研究人员忽略了有关基因编辑不一致的证据

这份论文所附的数据,即所谓的‘补充’材料是贺建奎先前公开显示的表格。这些数据显示当他的研究团队试图测量CCR5基因发生了何种编辑时,在这对双胞胎的胚胎和出生后的组织中发现的DNA序列读出值,即DNA图谱(chromatogram)。

贺建奎论文手稿遭曝光,披露基因编辑婴儿不为人知的秘密

包括Musunuru在内的一些观察者都说这些数据清楚地表明这些胚胎是“镶嵌的”,这意味着胚胎中不同的细胞被不同地编辑。他说,在这些DNA图谱中可以看到多个基因编辑的存在,即在给定的DNA位置上的重叠信号中记录了几个不同的读出值。

这些数据的言下之意就是这对双胞胎的身体可能由用不同方式编辑的细胞的组成,或者根本就不是。Musunuru指出,这意味着仅她们的某些细胞可能具有抵抗HIV感染的基因编辑。这也意味着一些细胞可能具有未检测到的“脱靶”编辑,这可能会导致健康问题。从贺建奎对动物胚胎的实验中可了解到,这种镶嵌问题是众所周知的。这个研究项目的秘密之一是,如果胚胎有这种缺陷,贺建奎为何选择继续利用它们开展实验。

在这份论文手稿中,贺建奎没有解决这个秘密。它仅说,“对所有样品中的CCR5基因进行了深度测序,以检查基因编辑的镶嵌性(mosaicism)。”没有对他的团队发现的东西进行解释,也没有承认这些数据似乎显示出镶嵌现象或这是一种问题。(生物谷 Bioon.com)


参考文献:

China’s CRISPR babies: Read exclusive excerpts from the unseen original research
https://www.technologyreview.com/s/614764/chinas-crispr-babies-read-exclusive-excerpts-he-jiankui-paper/

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