(圖: Wellcome Trust, ZEPHYR/Science Photo Library/Getty Images)

英國的弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)的生物學家,凱西·尼亞坎(Kathy Niakan)在使用 CRISPR 基因編輯技術研究某特地基因對人類胚胎發展的影響時,發現 CRISPR 在許多胚胎中改變了非計畫目標的基因。

柏克萊加大(University of California, Berkeley)分子與細胞生物學的教授,費奧多爾·烏爾諾夫(Fyodor Urnov)對此表示:「這對所有在進行基因編輯的科學家是個警訊,不應該讓編輯後的胚胎成長至發展出意識」。

POU5F1 基因

該研究團隊在此研究中所鎖定的是對於胚胎幹細胞自我更新至關重要的 POU5F1 基因段,其負責編譯 Oct4 蛋白質,其濃度的高低將會影響細胞的分化與否。在實驗中,團隊使用了 25 個人類胚胎,在其中 18 個胚胎中以 CRISPR 進行編輯,剩下的作為對照組研究。為遵守人類胚胎培養的道德規範,所有的實驗用胚胎都沒有培養超過十四天。

在進行編輯後,團隊建立的一套運算模組來計算有多少非目標基因受到 CRISPR 的影響。藉由此方法,其在原先編輯目標基因的 POU5F1 外發現了雜合性缺失(loss-of-heterozygosity),且 POU5F1 所在的六號染色體上也有丟失與額外基因植入的現象。團隊估計,非計畫中的基因編輯約出現在 22 %的胚胎細胞上。

隱憂

在將基因編輯技術應用於人體上除了道德上的問題外,其中一大隱憂便是所謂的「脫靶效應」(off-target effects),意即 CRISPR 並未照實驗上所計畫的編輯目標基因而去改變了其他不該接觸的基因段。而尼亞坎的研究團隊則展示了另外一種可能性,即是編輯在目標基因上成功了,但同時也改變了其他部分的基因。

在賓系法尼亞大學(University of Pennsylvania)以 CRISPR 研究心臟病療程的心臟科醫師(cardiologist),基蘭·穆蘇努魯(Kiran Musunuru)也表示:「這種現象代表了,即使我們在使用 CRISPR 成功編輯了目標基因,也有可能影響到了周圍的基因。而這可能會帶來未知的負面效應而延伸出更多問題」。

未來發展

在 2018 年中國科學家讓基因編輯的嬰兒誕生在世上後,國際上開始更重視 CRISPR 應用上的管制。此研究顯示了該種基因編輯技術還有許多科學家未知、無法控制的部分。穆蘇努魯形容 CRISPR 就像是把一本書的某一頁撕掉,再黏上新的紙張一樣,是個「非常粗魯的過程」。其補充,CRISPR 在編輯過程中雖常造成其他改變,但通常都非常微小。然而如研究所示,其偶爾也會刪除、擾動大片段的基因組。

因此若要將此技術應用於人體上,除了道德上的問題需克服外,技術面也仍未完全成熟。仍需要更多的研究來了解其影響範圍,避免意料之外的結果發生。

參考資料:

  1. A gene-editing experiment on human embryos went horribly wrong. (2020, June 17). Futurism
  2. Mullin, E. (2020, June 17). Scientists Edited Human Embryos in the Lab, and It Was a Disaster. OneZero
  3. Alanis-Lobato, G., Zohren, J., Mccarthy, A., Fogarty, N. M., Kubikova, N., Hardman, E., . . . Niakan, K. K. (2020). Frequent loss-of-heterozygosity in CRISPR-Cas9-edited early human embryos. doi:10.1101/2020.06.05.135913
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