一個胚胎帶三人DNA，中國研究者首次證明其發(fā)育安全性|Nature報道

白交 2022-10-04 20:14:01 來源：量子位

詹士 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

一個胚胎，帶著三個人的DNA。

你見過么？

近日，Nature上就報道了這么一項成果——

來自中國的研究者們不僅實現(xiàn)了將三個人DNA放入一個胚胎，且首次證明了這項操作本身的安全性。

文章主導(dǎo)者之一的解放軍總醫(yī)院婦產(chǎn)科商微醫(yī)生補(bǔ)充：他們所使用的線粒體替代療法是個有爭議的領(lǐng)域，團(tuán)隊研究希望為其發(fā)展提供基礎(chǔ)。

所以，這靠不靠譜？

會不會引發(fā)一些倫理道德問題？

往下看。

遺傳物質(zhì)來自三人，爸媽還是兩個

先了解下三個人DNA怎么放進(jìn)一個胚胎的。

我們都知道，細(xì)胞內(nèi)部分DNA歸屬于線粒體，而非細(xì)胞核。研究者通過紡錘體移植，先將母親卵細(xì)胞核，放入第三方無核卵細(xì)胞中，以此讓胚胎中擁有第三方的正常線粒體基因，再和精子結(jié)合形成胚胎。

之所以這么做，是因為線粒體遺傳病讓很多母親無法擁有健康孩子，這困擾了很多父母，也造成孩子患上相關(guān)疾病。

據(jù)統(tǒng)計，每5000位孩子中約有1人在出生時會患線粒體DNA有害突變引起的疾病，這會導(dǎo)致心臟和大腦等器官出現(xiàn)問題。

目前，紡錘體移植就可作為線粒體遺傳病療法，一直被學(xué)界關(guān)注。

早在2016年，就有人成功實現(xiàn)帶有三人DNA的胚胎，還使其發(fā)育成了嬰兒并出生——

但當(dāng)時就有不少科學(xué)家擔(dān)心這種方法是否安全。

此番，研究者們正要在這方面下功夫。

研究團(tuán)隊經(jīng)解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學(xué)中心醫(yī)學(xué)倫理委員會審核批準(zhǔn)，共招募了30名女性供體，她們的年齡在25~42歲，依靠人絨毛膜促性腺激素，獲得成熟卵細(xì)胞，至于精子，由女性捐贈者的丈夫捐贈。

在文章中，研究者聲明，操作流程遵循標(biāo)準(zhǔn)臨床方案，且捐贈者均知情并簽署了同意書。

接著，他們從收集樣本卵細(xì)胞中取出樣本，解凍，通過電脈沖，刺激紡錘體與去核受體卵細(xì)胞融合，形成新的卵細(xì)胞，然后再與正常精子受精，獲取接受過紡錘體移植（以下稱為ST）胚胎。

△Credit: Pascal Goetgheluck /Science Photo Library

安全性驗證

接著是本次實驗的重點：驗證對比安全性。

研究者用ST胚胎和對照組共計46個囊胚，從中，他們收集了2207個單細(xì)胞，經(jīng)嚴(yán)格過濾，保留1397個用于后續(xù)分析。

采用單細(xì)胞多組學(xué)測序方法，研究者進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組、DNA甲基化和基因組（拷貝數(shù)變異 (CNV)）的測序分析。

具體來看。

他們先用t-分布隨機(jī)近鄰嵌入(t-SNE)分析方式，將細(xì)胞分出3個集群。

這些集群對應(yīng)出三個胚層，在哺乳動物發(fā)育早期，這三個胚層就由最開始的胚胎細(xì)胞（卵裂球）分裂而來，分別為上胚層（EPI）、原始內(nèi)胚層（PE）和滋養(yǎng)外胚層（TE），此后會各自分化，形成生物體各部分。

從下圖結(jié)果能看出，ST組和對照組（ICSI）在t-SNE圖中緊密聚集，這表明ST胚胎在分化中基本正常。

此外，研究者們驗證了兩組細(xì)胞在三個胚層的基因表達(dá)模式，結(jié)果也幾乎相同。

從下圖能看出，橫軸為對照組縱軸為ST組，回歸分析表明，在三個胚層中，兩組相關(guān)系數(shù)均在0.94以上。尤其PE胚層，差異表達(dá)基因 (DEG)為零。

DNA甲基化組測序同樣值得關(guān)注，它體現(xiàn)了胚胎發(fā)育過程中DNA穩(wěn)定性等情況。

具體到三個胚層中，有兩個沒有顯著差異，但其中一個胚層甲基化水平略高2.4%，研究者認(rèn)為，這是因為在胚胎著床前發(fā)育中，ST囊胚分化略有延遲導(dǎo)致DNA甲基化略高，屬于正?，F(xiàn)象。

最后，他們用基因檢測結(jié)果比較方法，識別非整倍體細(xì)胞情況。

數(shù)據(jù)顯示，ST囊胚中非整倍體細(xì)胞的百分比與對照組比例為22.7%對17.0%，二者幾乎相當(dāng)。這表明，ST操作不會增加囊胚中非整倍體細(xì)胞的百分比。

該項成果已經(jīng)發(fā)表在Plos Biology上，且引來多方關(guān)注。

哥大干細(xì)胞生物學(xué)家Dietrich Egli對該成果表達(dá)了認(rèn)可，他說，這是對該療法安全性的首次綜合研究，從中也產(chǎn)出了不少高質(zhì)量的數(shù)據(jù)記錄。

但另一位來自西湖大學(xué)的線粒體生物學(xué)家提出不同看法，這位研究者認(rèn)為，該療法長期影響尚不清楚，且未來，母體線粒體DNA比例可能會隨著細(xì)胞發(fā)育而增加，導(dǎo)致后代仍會患上線粒體疾病。

合作團(tuán)隊介紹

本文由兩家單位團(tuán)隊合作完成。

其一是北大生命科學(xué)學(xué)院的湯富酬教授團(tuán)隊。

其個人頁面顯示，湯教授本科畢業(yè)于北大遺傳學(xué)，2003年于北大獲細(xì)胞生物學(xué)博士。

2017年至今在北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）任教授。曾獲2015、2019年度中國生命科學(xué)領(lǐng)域十大進(jìn)展等榮譽。

其二，是解放軍總醫(yī)院婦產(chǎn)醫(yī)學(xué)部商微所帶領(lǐng)的課題組。

公開資料顯示，商微醫(yī)生主要擅長輔助生殖技術(shù)、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的治療，成立了中國第一個“卵巢功能減退門診”，尤其擅長卵巢低反應(yīng)患者的方案個體化治療。

參考鏈接：
[1]https://www.nature.com/articles/d41586-022-02792-8
[2]https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001741
[3]https://news.pku.edu.cn/jxky/1e1a2448fd9b4b42b35ef9cdbe937671.htm