继续科普--贺博士的基因编辑baby

留住孩子们成长的快乐时光。
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基因编辑的分子基础

DNA就想两股搓一起的绳子。Cas9是一个能在细胞内切开DNA双链的酶。但Cas9本身不能定位。在guide RNA的引导下找到靶点,CAS9然后切开DNA的双链。切开后,修复的事情其实是细胞自己作的。分两种情况:

1。不提供修复模板:细胞里面的机器就简单地把切点两头连起来。这种情况往往是在连接的地方删减或添加几个碱基对(bp)。如果删或添加的数量不是3的倍数(遗传学里,三个碱基对决定一个蛋白质分子上的氨基酸,这就是遗传密码。),就会导致reading frame shift,从这个点之后开始乱码(和计算机上老式输入汉字一样,一个汉字是两个字节,一个英文字母(拼音)是一个字节, 以前输入汉字,要有一个字节的差别,后面汉字就乱码。)。这个方式是用来敲掉基因的功能的--当细胞自己修复好,研究人员要一个细胞一个细胞(或克隆)的筛选,找删/添的数量不是三的倍数的细胞。看起来贺博士用的基因编辑方式就是这个原理--不提供细胞修复模板,让细胞自己来,然后挑选合适的胚胎。所以,删或添加多少个bp,操作人员没有控制。但可以选不同的细胞/胚胎。

2。提供修复模板。细胞会按模板来修复(homology-directed repair,HDR),这是精确突变的方式,可以把欧洲天然的delta32搞进去。这个方式的风险是成功率极低,他可能需要几十个受精卵来作(或更多!人的卵细胞平均一个月才一个啊。),才能拿到他要的。这个方法我在细胞水平作过,还用了两个guide sequences把基因切掉一节,然后修补。所以,理论上可行,但现在的基因编辑系统的效率,我严重怀疑能做成。

(为了减少off-target,提高精准度,对Cas9进行突变,让它每次只切DNA两条链中的一条。这样,要把DNA“两股绳子”完全切断开,就必须是在两股上各切一个点,两个切点还不能太远。这样造成的nick--如果两个nick足够近,大约200 bp以内,就可以让DNA断开,然后模板修补。这种off-target就少很多。)

下面是贺博士的基因编辑效果示意图:

-15那个难说,至少目前的知识,让人担心有可能不能防HIV感染。剪掉15个后,后面氨基酸不会乱码,有生物常识的人不会拿去怀孕。(除非他有information这5个氨基酸是病毒进入细胞至关重要的,但我严重怀疑。)

-4/+1那个没有问题,是他设计的目标。他设计的就是敲除功能。就目前的生物知识来讲,和天然的delta 32功能上应该一样。乱码后出现的蛋白质片段有功能的那是中lottery的概率,当然,那还是又可能,就不能100%保证。但-4/+1确实是他设计想要的。这个懂基因编辑的从技术上不会责难他。

精准引进欧洲天然的delta32,他的设计基本没有可能。大多数随机的删/添加都是10个以下的bp, 两个拷贝同时是删32,可能性太低。而用HDR的方式,说实话,我怀疑现在的技术能做到。理论上可能,但实际上概率太低。

潘多拉盒子已经打开,政府立法是唯一出路

刚看了一篇朋友介绍的文章,哈佛医学院迎着批评中国基因编辑baby的风暴,准备打擦边球,从人的精子开始基因编辑。美国法律是NIH的经费不能做胚胎试验,麻省法律也不能作胚胎的研究,只能另找地方。其实,上个月领头的科学家还在中国考查。。。

他想做的是老年痴呆的遗传病,好像是一个碱基对的改变。很可能不需要贺博士的基因编辑的basic版本,而是David Liu博士在develop的碱基修改技术。就是不用切断DNA,而是定点直接修改DNA上的碱基。但无论如何,最后是要到胚胎和人的。

哈佛医学院的院长参加了香港的会议,在贺博士的talk之前发言。他事后没有谴责(condemn)贺博士。他觉得是可以考虑用基因编辑来防止疾病的时候了。他自己要修改的基因名单里就有贺博士刚改了的ccr5基因。他批评贺博士的主要问题是这个胚胎研究过程不透明。这种探索阶段的研究,透明度高,集思广益,其实对政府调控部门和科学家本身也有好处。

https://www.technologyreview.com/s/612494/despite-crispr-baby-controversy-harvard-university-will-begin-gene-editing-sperm/

哈哈,文章里说领头搞老年痴呆的那个科学家在同事里咨询过,基本都同意基因编辑的方式来对付遗传病。。。哈佛这么多科学家这么疯狂啊!其实当基因编辑技术出现的时候,修改人类基因就是可预见的。修改人类基因对于懂这个技术的人来说,就象电影The Lord of the Rings里的魔戒。而技术本身并不需要多先进的仪器,不在乎科学伦理的人,一个大学作发育的实验室加一个能作试管婴儿的医院,就差不多了。。。

(二0一八年十二月二日)

越界筑路 发表评论于
规矩只对讲规矩的人有效!问题是碰上不守的人,世界怎么办???
華西車城 发表评论于
建議倫理考試作為重要學科博士qualify內容之一。
万维假巴 发表评论于
[但-4/+1确实是他设计想要的。这个懂基因编辑的从技术上不会责难他。]

》请问你的这个说法的根据什么?要是在老鼠身上做实验,你可以不会责难他还情有可原。在人体上面做,在人体的胚胎上面做,是不是有点太随便了?

问题一,[-30]CCR5的蛋白能不能成为成熟的膜蛋白,你有没有这方面的资讯?和下面的问题问题有关。
问题二,[-4]CCR5多了十个AA序列。也分能不能成为成熟的膜蛋白两种情况。
问题三,[+1]CCR5多了很多AA序列序列,如果能够膜上能够成熟,尾巴的多余的人工系列,即使是不能结合HIV,但潜在的危害不能排除。
luck86 发表评论于
谢谢科普。说得对,立法太重要了。
zhu286 发表评论于
CRISPR-CAS9-2 sgRNAs in 2-strinds with nick avoids off- targets very well. Dr. Huo may try conditionally KO CCR5 in CD4/CD8, leave NK and APC------functioning which will pretect human better against infections.
笑薇. 发表评论于
你可以解释一下,2012 年的UW 研究和2014 年的UC Davis 的项目和最近贺某人的研究在技术上和ethics 上的不同吗? 有没有关于2014 年研究人员之一的儿子在未出生前接受基因重新排序的四年之后的今天情况如何?
新中美 发表评论于
-4和+1也有可能有问题吧,有没有细胞和动物实验检验一下?
Sophie308 发表评论于
谢谢科普这个题目。
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