基因编辑首次用于人体胚胎基础研究,或开启

9月20日，Nature杂志在线发表了来自英国弗朗西斯·克里克研究所的一篇论文。论文作者KathyK.Niakan团队通过基因编辑技术删除了人类胚胎中的一个基因，并观察到了随之而来的胚胎发育异常。

这是人类首次通过基因编辑技术研究人体胚胎发育的基础原理。之前对人体胚胎的基因编辑主要用来直接消除致病突变。

为了完成这项研究，科学家花费了漫长的过程。早在年，Niakan就提交了基因编辑人体胚胎的申请。年1月14日，英国人类受精与胚胎管理局批准她可以用CRISPR技术修改人类胚胎。这一决定当时在科学界受到普遍的欢迎。

在获得了研究许可后，研究团队从试管婴儿诊所那里获得了58个废弃的受精卵。他们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，敲掉了受精卵中的Oct4基因，然后继续培养一周，观察胚胎发育的情况。

图丨研究人员用CRISPR技术干扰了人体胚胎中的一个蛋白质。在实验中，他们用染料标记了这种蛋白质（红色），确认它是否存在。（图片来源：Niakanetal.DOI10./nature）

选择Oct4可能因为后者是干细胞维持自己潜力的重要基因。年山中伸弥在制造诱导干细胞的时候，Oct4是他转入细胞的四个基因之一。年，山中伸弥凭借此项发现获得了诺贝尔奖。

研究结果表明，失去Oct4对胚胎发育影响很大。没有经过基因编辑的对照组胚胎有大约一半形成了正常的多层细胞结构（囊胚）。但是经过基因编辑的受精卵只有19%形成了同样的结构。

这说明，CRISPR在编辑人体胚胎细胞的时候，效率很高。这个结果非常重要，因为和动辄使用成百上千个胚胎的老鼠实验相比，人类胚胎研究的实验材料非常稀缺。这可以成为研究人类胚胎的有效工具。

在过去的一百多年里，发育生物学家通过对果蝇、蟾蜍、斑马鱼和小鼠等生物的观察和实验来获得动物胚胎发育的信息。在人类胚胎上直接做研究会面临一些伦理问题，同时实验材料也非常稀缺（一般用于实验的人类胚胎主要依靠试管婴儿诊所捐赠多余不用的胚胎）。不过，动物和人类总是会存在区别。

图丨向人类胚胎中注射编辑基因的分子。（图片来源：KathyNiakan/Nature）

最新的这篇Nature论文再次反映了这点。在小鼠胚胎中，缺少了Oct4基因的受精卵仍然会形成大部分胎盘。然而人类胚胎如果缺少了Oct4，很早就会停止发育，既不会形成胎盘，也不会出现卵黄囊。论文作者Niakan表示，这点非常重要。因为目前可用于研究胎盘发育的模型太少。

在有效性经过验证后，基因编辑将更加广泛得被用在人体胚胎的发育研究中。Niakan的团队下一步准备进一步研究Oct4会和哪些基因相互作用，影响发育。其他一些研究团队也准备开始相关的研究。密歇根州立大学的发育生物学家AmyRalston评论说：“这是令人激动人心的第一步，这篇论文开启了人类功能遗传学的新纪元。”

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