智通首译︱“狂人”贺建奎演讲实录:基因脱靶不存在,将继续监测露露和拉拉

140479 11月29日
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刘跃岭 智通财经研究员

“基因编辑婴儿”风波仍在继续。

南方科技大学生物系副教授贺建奎近日声称,成功透过基因编辑技术,令一对双胞胎婴儿能先天性抵抗艾滋病,这对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿已于11月诞生。消息一出,引发公众对该项研究的安全性与伦理性的热议。

而在11月28日第二届人类基因组编辑国际峰会上,贺建奎现身,并先向现场观众道歉,称部分研究结果意外地于峰会前流出,同时宣称大学对其研究不知情。可这样的道歉,并没换的会上专家的“原谅”,而是高度统一地对其实验的动机和必要性、实验过程的合规性、实验影响的不可控性提出质疑。

对此,智通财经APP也是第一时间深入会场,详细聆听了贺建奎的演讲。以下是智通财经APP翻译出的贺建奎演讲中文实录:

首先,我必须道歉,因为这件事情(基因编辑婴儿)在没有进入科学界也没有在本次会议之前进行同行评审,就被泄露了出去。事实上,该研究已提交科学期刊进行审查。

在此,我还要感谢美联社,感谢他们从许多角度对即将到来的研究进行准确报道。也感谢我的大学,尽管他们对这些研究并不知情。也感谢各位的学术分享,也感谢社会各界人士对这些数据讨论,以及座谈会的主办方。

接下来,我将侧重于人和猴子的关系来概述我们的基因编辑数据。

关于艾滋病预防,其实,艾滋病预防治疗取得了很大进展,但是新感染率仍然比联合国预期目标高出3倍。在若干国家,特别是发展中国家,艾滋病毒仍然是十大死亡原因之一。在南非,未受影响的儿童(由患艾滋病母亲所生)占出生婴儿的很大比例,但是在生命的最初几个月中感染艾滋病毒的风险要比其他婴儿高很多倍。这是一个严重的问题,感染的严重程度往往因这种情况而变得更加严重。

而在一些欧洲国家,高达10%的人口可以获得对艾滋病毒的天然抗性。它可以预防HIV感染。CCR5基因是研究最多的变异之一,也是最容易理解的基因之一。

基于此,我们开始探索小鼠中的CCR5基因敲除。我们首先在小鼠中探索CCR5基因敲除,以研究多代效应。我们建立了第三代CCR5小鼠,并通过免疫印迹和流式细胞仪进行了验证。这些小鼠的心脏、肝脏、肺和气口的组织病理学全是正常的。而且在共同行为评估中,也没有显示出差异。

然后我们开始评估是否可以为人类CCR设sgRNA。实际上,我们评估了有可能的向导RNA,作为靶向delta32变体的开端。而研究结果表明没有脱靶,并且一些先前的出版物评估了类似的sg4基因位点,也没有检测到脱靶。

由此也可以证明sg4在人胚胎中诱导人类细胞系中最有效的编辑活性。因为这个目标位点存在于猴子基因组中,所以,我们可以使用食蟹猴(M.fascicularis)进一步评估这一点。

与其他研究结果一致,我们发现将Cas9注入接近受精的过程可以提高编辑效率。我们在实验中观察到了这一点,这也减少了镶嵌现象。了更仔细地研究镶嵌现象,我们还对几个胚胎中的每个细胞进行了测序。这是在1、2和3细胞阶段。

试验发现,通过二次注射提高了Cas9效率。假设Cas9降解比较迅速并需要时间来找到正确的目标,我们探索了一些策略,通过在2细胞阶段进行第二次Cas9注射来减少镶嵌现象。

在这个环节,我们扩大了批量规模,并且在跨周期的父代中观察到了相同的观察结果。然后,我们进一步研究该协议是否能被翻译成人类胚胎。正如其他人所报告的,Cas9是最有效的转化方式,调整剂量也能提高疗效。

根据我在2017年2月“使用基因组编辑研讨会”上提出的建议,我们编辑了无活力的胚胎并建立了胚胎干细胞系,染色体组型正常。通过染色和流式细胞仪检测,胚胎干细胞标记的表达是正常的。这种胚胎干细胞也形成了所有三条生殖细胞系,这是安全性的标志。

而另一个安全问题是脱靶效应。胚胎瞄准生命的单个或几个细胞阶段,任何脱靶都会造成非常严重的后果并可能延伸到整个身体。在成人基因治疗中,脱靶是可预见的,但也有问题。

我们在植入前通过胚胎的单细胞全基因组测序评估脱靶,采用了扩增方法来最小化假阳性率和无偏覆盖率。虽然与其他实验室使用了相同的方法,但我们更进一步,通过对亲本基因组进行测序,找到存在于亲本细胞中但不存在于参考测序基因组中的风险位点。

我们增加了基因组位点,以便对潜在的转化位点进行无偏倚的评估。我们对CRISPR设计进行了电子预测,用于失配引导的计算设计。

最后,将这一设计引入父母基因组,这提高了敏感性,并使我们能够检测每个胚胎特有的新的危险位点,而这些新的危险位点来自遗传的SNPs。并且能够以每个胚胎10000个位点来观察特有的脱靶位点。在这一阶段,我们使用了全基因组测序来评估,并通过单细胞测序来验证任何存在的异常发现。

不过,在全基因组无偏性方法确定的潜在的切割位点中,没有一个在整个基因组测序数据中被观察到。所以,我们在CRISPR设计软件的50个人类胚胎中,但也没能检测到的危险位点的任何异常活动。

此外,我们探索了hESC细胞系中的脱靶情,虽然没有父母捐赠的基因组,但我们能够确定一个潜在的脱靶。这个脱靶是一个基因间区域,当然,我们无法确认这是来着遗传还是由于编辑。

而在这里,大家可以看到19个可行胚胎的编辑效率,我们在整个胚胎中进行了PGD和全基因组测序,没有识别到脱靶位点。

当然,有一个胚胎中,我们通过下一代测序的嵌合读数检测,在靶点发现了6kb的缺失,除了CCR5外,但总体并不影响任何基因,这是因为与其他基因的CCR5基因距离是可以防止缺失的风险。

风险性说完,现在我将重点关注双胞胎的怀孕情况。我们对父母进行了测序,以进行脱靶检测。其中,母亲是艾滋病病毒阴性,父亲艾滋病病毒阳性,具体病毒载量检测不到,并通过精子洗涤防止传播。

我们在怀孕期间通过取样DNA来跟踪这些结果。而当前,露露和拉拉出生特征是正常,健康的。

出生后,我们测序了几种不同的组织,着床前遗传学诊断显示两个位点被编辑:一个是移码锁定,它将缩短CCR5蛋白,类似于天然保护性变异;另一个是片段缺失,预计可能会破坏HIV1结合位点周围的局部蛋白质确认。

我们已经将这一切告知了这对夫妻,并提醒他们可以选择不经植入就离开试验,或选择胚胎植入,最后,这对夫妇选择胚胎植入并开始两个胚胎的妊娠。

除了Sanger数据,我们还向志愿者报告了全基因组超过80%的基因组数据。全基因组测序鉴定了远离其他基因的基于meg的基因间区域中的一个脱靶,它没有编码RNA并且其侧面没有转录因子。尽管志愿者非常清楚有脱靶的风险,但他们还是决定植入胚胎。

露露和拉拉出生后,我们将婴儿的脐带血进行了深度测序,并从中证实了植入前遗传学诊断的编辑模式。而Sanger测序也证实了深度测序的这一观察结果,可喜的是Sanger测序和深度测序均未检测到PGD期间观察到的基因间脱靶问题。这也表明了这是一个单细胞的人工制品,或者发生在为植入前遗传学诊断而组装的少数胚细胞中发生的镶嵌脱靶。

对于全基因组测序,我们做了100倍脐带血和30倍其他测序,在基因组范围内没有观察到脱靶,也没有观察到使用全基因组测序的缺失。

接下来,我们还将继续进行评估,包括血液测试,以确定是否有可能感染艾滋病毒,以及进一步研究了跨多个组织的镶嵌现象中的脱靶效应。另外,我们计划在未来18年内对儿童进行监测,希望他们作为成年人同意和支持继续进行监测。

谢谢!

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