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胚胎|Cell重磅｜贺建奎进行的胚胎编辑试验可导致染色体丢失，易位等副作用

纠正人类胚胎中的致病突变具有减轻遗传疾病负担 ， 并改善对具有致病突变的夫妇进行替代胚胎选择的潜力 。
2020年10月29日 ， 美国纽约哥伦比亚大学Dieter Egli团队在Cell在线发表题为“Allele-Specific Chromosome Removal after Cas9 Cleavage in Human Embryos”的研究论文 ， 该研究评估了在EYS位点的父系染色体（该染色体携带移码突变导致失明）上引入Cas9诱导的双链断裂（DSB）的修复结果 。
该研究显示最常见的修复结果是微同源介导的末端连接 ， 这发生在合子的第一个细胞周期中 ， 导致胚胎的阅读框非镶嵌式恢复 。 值得注意的是 ， 大约一半的断裂仍未修复 ， 导致无法检测到父本等位基因 ， 并且在有丝分裂后 ， 失去了一个或两个染色体臂 。 相应地 ， Cas9脱靶切割由于两个等位基因的切割而导致染色体损失和半纯合插入缺失 。 这些结果证明了操纵染色体成分的能力 ， 并揭示了人类胚胎突变校正的重大挑战 。
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2020年10月7日下午 ， 诺贝尔奖化学奖授予了基因编辑领域的两位先驱 。 加州大学伯克利分校教授詹妮弗·杜德纳（Jennifer Doudna）和德国马普感染生物学研究所教授埃马纽尔·夏彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）获得2020诺贝尔化学奖 ， 获奖理由是 “发明了一种基因组编辑的方法” 。
杜德纳是基因组编辑技术变革的先驱 。 2015年将尽的时候 ， 她撰文回顾了飞速发展的CRISPR–Cas9如何猝不及防地将她卷入一场伦理学风暴 。 在许多个不眠之夜后 ， 她决定走出舒适的纯科学研究 ， 步入公开场合引导人们深思技术带来的伦理和社会后果 。 然而 ， 正如她所担忧的 ， 基因编辑婴儿于2018年年底诞生了 。
双链断裂（DSB）刺激同源DNA片段之间的重组 。 有针对性地引入DSB ， 然后进行重组 ， 可以对模型生物和细胞系中的基因组进行精确修饰 ， 并且可能对纠正人类生殖细胞中引起疾病的突变有用 。 DSB发生在减数分裂期间 ， 并且通过同源染色体之间的重组而修复 ， 从而确保了后代的基因组传递和遗传多样性 。 同源物之间的重组被认为在有丝分裂细胞中很少见 ， 但最近被认为在受精卵中是有效的：在父系染色体上致病突变位点的DSB导致该突变的丢失 ， 因此 ， 植入前的胚胎仅携带母体野生型等位基因 。
推测消除是通过使用母体基因组作为修复模板而发生的 ， 从而导致看起来像是对父系染色体上的病原性突变的有效校正 ， 而没有镶嵌现象 。 这与以前的研究中经常发生的镶嵌现象相反 ， 在先前的研究中 ， 同一胚胎的不同细胞携带着各种已编辑和未编辑的等位基因 。
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文章示意图（图源自Cell）
如果证实 ， 利用同源重组通过缺乏嵌合体进行病原突变的校正 ， 将比其他方法具有主要优势 ， 因为它不需要引入外源核酸 ， 并且仅限于人类中已经存在的等位基因 。 然而 ， 已经提出了对结果的替代解释 ， 包括通过缺失 ， 染色体丢失或易位导致的父本等位基因的丢失 。 因此 ， 关于DSB在人类胚胎中的结果 ， 仍然存在许多问题 。
该研究评估了在EYS位点的父系染色体（该染色体携带移码突变导致失明）上引入Cas9诱导的双链断裂（DSB）的修复结果 。 该研究显示最常见的修复结果是微同源介导的末端连接 ， 这发生在合子的第一个细胞周期中 ， 导致胚胎的阅读框非镶嵌式恢复 。
值得注意的是 ， 大约一半的断裂仍未修复 ， 导致无法检测到父本等位基因 ， 并且在有丝分裂后 ， 失去了一个或两个染色体臂 。 相应地 ， Cas9脱靶切割由于两个等位基因的切割而导致染色体损失和半纯合插入缺失 。 这些结果证明了操纵染色体成分的能力 ， 并揭示了人类胚胎突变校正的重大挑战 。
论文链接：
【胚胎|Cell重磅｜贺建奎进行的胚胎编辑试验可导致染色体丢失，易位等副作用】https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.10.025


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