基因宝宝的核心秘密 (转载)# Biology - 生物学
n*e
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【 以下文字转载自 Detective 讨论区 】
发信人: nile (nile), 信区: Detective
标 题: 基因宝宝的核心秘密
发信站: BBS 未名空间站 (Fri Nov 30 01:53:07 2018, 美东)
就在一天之前，2018年11月28日，香港大学李兆基会议中心坐无虚席，中国科学家生物
物理学博士贺建奎在第二届人类基因编辑峰会上作了关于人类第一对基因宝宝诞生的主
题发言并回答了与会者的质问。让我们还是先从科学技术本身出发，去看看贺博士究竟
是怎样把基因宝宝编辑出来的。
首先尼罗河注意到贺博士所谓的道歉。很多人满心盼望着贺博士低头认罪。但是，贺博
士的道歉不是为成功创造基因宝宝的成就道歉。而是为将这一成就首先通过公共媒体发
布而非在专业平台发布对业内人士表示歉意。在尼罗河看来，这纯粹是为了争取科学界
对这一宏伟事业的支持而对他们表示尊重。这证明贺博士很懂得建立统一战线的重要性
。事实上，在决定针对CCR5这个基因进行胚胎编辑之前，他已经通过非公开方式与多位
基因操作的权威专家讨论过，在技术问题上获得了专业认同。
基因宝宝的医学需求和受试者的知情权
艾滋病家庭能不能得到健康的孩子，这个孩子会不会在与父母的接触中受到感染。理论
上这不是问题。医疗发达的社会有很多办法实现这个要求。但是，在医疗条件非常欠发
达的中国农村，这不能不是个问题。
贺建奎：『首先说说CCR5有没有尚未满足的医疗需求。我再说一次，我是真的相信这不是
为了这个单一病例，而是为了数以百万计可能受HIV感染的孩子。由于现在没有HIV疫苗
，他们需要这样的保护措施。我和一些艾滋病村的人士有过接触，那里30%的人受到感
染，有些人为了避免孩子染病不得不将他们交给当局。
而对于这一个特定的病例，讲实话，我感到很骄傲，这是我最骄傲的一件事情。因为那
位父亲曾经对生活已经没有希望了，但是看到孩子健康出生，他发来了信息，说他后半
生将会努力工作赚钱，照顾两个女儿和他的妻子。
这些志愿者都有很好的教育背景，他们了解HIV，了解HIV药物，了解其他的方
法。他们一般会在一个社交网络里分享信息，连最新的学术研究都知道。志愿者们也做
到了知情同意。他们了解基因编辑技术和其副作用，我们双方都充分交换了信息。
我们为每组患者安排了1个小时10分钟的时间。知情同意书有20页，我们一页
一页，一段一段，一行一行地做了解释。其中，他们有权提出任何问题。最后，我们也
会给他们私下讨论的时间。他们有权当天就做出决定，也有权回家讨论后再告诉我们讨
论的结果。』（引用完毕）
有人说中国主要HIV感染是个什么BB亚型，改变CCR5根本没用。吃个药就能保证自己家
人不受牵累。这都是完全脱离客观现实的无稽之谈。这些志愿者，不是一对夫妻而是八
对（一对后来退出），愿意为基因编辑担当志愿者不是被诱骗被胁迫的，首先就是出于
他们自身的需求。一个简单的愿望，希望有个孩子，孩子不要被感染。他们当然知道自
己身上的HIV是通过CCR5进入人体细胞。那些自以为高深的博学之士看过贺博士的演讲
录实可以闭嘴了吧！
而那些义愤填膺的科学研究权威机构甚至误以为CCR5是被KO而非被修改。虽然贺博士没
有在短短18分钟的演讲里出示具体的测序结果，但他明确表示CCR5是delta32缺失引起
的移码变异而不是基因敲除。
贺建奎:：『在全球范围内，天然的CCR5变异能产生HIV-1的抵抗。CCR5是我们研究最为
透彻的基因之一。
我们在小鼠中做了多代的研究。3代小鼠研究表明，它们的组织看上去很正常，行为也
没有异常。因此我们决定推进到人类研究。
我们找到了一种非常具有潜力的向导RNA，它能造成CCR5基因的delta32变异。之前，同
一个向导RNA曾用于多类细胞的测试，没有发现脱靶效应。其中，我们发现一个叫做sg4
的向导RNA效率最高。它靶向的序列在猴子与人之间都是保守的。
我们发现注射基因编辑的时机，会影响到编辑的效率。早期的微注射，能够减少嵌合（
mosaicism）的发生。我们也发现Cas9蛋白在注射会后降解，因此设计了二次注射，对
方法进行调整。
在确立了方法，调整了效率后，我们决定应用于人类胚胎。我们发现，这些胚胎的胚胎
干细胞标志物都表达正常，表明了安全性。』（引用完毕）
关于CCR5delta32 变异，主持人Robin Lovell-Badge教授提出了几个问题。第一，
delta32变异多见于北欧人而中国人罕见。这是否因为选择压力使其在中国消失？第二
，编辑CCR5是否会损害人体对流感或者西尼罗病毒免疫力？第三，CCR5缺失的小鼠出现
某些行为能力增强。
这三个问题中第一和第二是相互关联的。就是说也许正是由于像流感或者西罗尼病毒之
类的流行导致中国人具有delta32变异的人群都被自然淘汰了。这两个问题都不难回答
。只是很难回避对提问者作出反诘。delta32变异是否因为选择压力在中国人中消失是
一个完全没有实证依据的猜测。没有人能回到几十万年前去测定中国人CCR5。只能观察
CCR5delta32人群是否在某种选择压力（比如流感病毒感染）影响下规模缩减。即使
delta32变异的人对某些病毒易感，与减少艾滋病感染的危险相比，普通人当然会选择
前者。
贺博士对这个问题的反应很有趣，他直接跳过了最有挑战性的第一和第二点。回答第三
点说，我们反对使用基因编辑做任何生理上的增强。然后马上转而正面阐述为什么选择
CCR5：病人有需要，研究团队对CCR5的研究有长期积累。
对CCR5的精确编辑与脱靶控制
在讨论这个问题之前，尼罗河首先要给自己更正一个错误。之前尼罗河写道“基因编辑
后的受精卵必然会得到即时的检验，确保编辑成功，也就是通过对目标基因的PCR测序
证明实现了预期的碱基修改。然后才会植入母体子宫。就像瞄准靶标开一枪，如果在靶
上没有看到弹洞，就一定是打到了其他地方。”。
很快就有网友告诉尼罗河，基因编辑的时候不是只打一枪（一个CRISPR/Cas复合物）。
而是一次打出纳摩尔级的CRISPR/Cas复合物，也就是6X10^17个复合物。我立刻知道他
是对的。如果只有一个复合物进入细胞核，还没等它找到靶基因很可能就被降解掉了。
因为有海量的VCRISPR/Cas复合物同时开始工作，即使靶基因出现了预期的编辑，也可
以发生无数的脱靶效应，也就是非靶基因被击中而且被编辑。这样一来整个细胞基因组
就乱套了。
不容否定的现实是一对基因宝宝已经平安降生。唯一能够实现目标的方法就是即时检测
销毁发生错误的细胞。只有确认靶基因编辑成功而且没有发生脱靶的胚胎细胞才会被植
入母体子宫。贺博士是如何做到的？这一点这才是基因宝宝成功的核心秘密。现场问答
录实如下。
贺建奎：『我们知道这项研究里，关键的安全性担忧在于脱靶。因为胚胎里只有1-4个
细胞，所以任何脱靶效应，都会造成极为严重的全身性后果。因此我们对胚胎做了单细
胞测序，并通过调整，减少测序的假阴性率；其次，我们还对父母的基因组进行测序作
为比对，寻找由基因编辑带来的特定变异；第三，我们还测试了现有工具预测的高风险
脱靶位点。
总体来讲，我们没有看到任何断裂位点，也没有在高风险脱靶位点附近看到编辑活性。
对于人类胚胎干细胞系的测序则找到了一个潜在的脱靶效应，但我们不清楚这是由遗传
导致的，还是由基因编辑导致的。在19个人类胚囊（blastocyst）里，全基因组测序也
都没有观察到脱靶。』
『接下来最关心的，就是人类试验。我们对父母双方都做了基因组测序，以用于检测脱靶
效应。这些父母都是父亲为HIV病毒携带者，母亲为HIV病毒阴性。我们对父亲的精子进
行了清洗，然后进行基因编辑。在怀孕过程中，我们一直紧密随访，直到孩子健康平常
地出生。
试验中，我们对胚囊进行了测序，结果表明一个胚囊出现了移码变异，CCR5蛋白更短；
另一个胚囊出现了CCR5的部分删除，这个变异让CCR5蛋白变得不稳定，能减弱HIV的感
染。』（引用完毕）
提问者：『关于脱靶问题。你说你对单一细胞进行了全基因组测序。据我所知，目前没有
成熟技术可以对单一细胞进行全基因组测序，那你是怎么做的？』（引用完毕）
贺建奎：『关于脱靶。在植入胚胎之前，我们只能对囊胚当中的3到5个细胞进行活
检。我们由此扩大到单一细胞。我们能够覆盖单一细胞大约95%的基因组，或者80－85%
，这是目前的水平。或许会出现一些脱靶，但是我们不止只是看这一个胚胎，我们有很
多，而很多加起来，就能够知道发生了多少脱靶。』(引用完毕)
为什么基因宝宝全世界都想作而不敢作，贺博士敢做而且实实在在作成功了。核心秘密
就在于单细胞基因组测序。更严格的说应该是单细胞全基因组测序。注意，从最开始用
三到五个细胞进行全基因组测序发展到单细胞全基因组测序，贺建奎团队已经证明了他
们的技术已经非常成熟。而且是全世界遥遥领先的水平。提问的人说了，全世界根本就
没有成熟技术可以做到这一点。
从贺博士的陈述可知，他们是同时对很多个受精卵进行编辑操作，同时作单细胞全基因
组测序。测序的精确程度足以发现任何一个编辑位点。虽然在一份样本他们只能看到80
-85%的基因组DNA得到测序，但是综合全部测序结果，他们可以有很大把握地推断在没
有看到的的15-20%的那一部分有没有脱靶编辑活动。这样就能从几十个胚胎干细胞最终
确定两个植入母体子宫。然后在胚胎发育过程中继续通过无细胞DNA或者脐带血采样对
胎儿体细胞全基因组反复监控。一旦发现错误编辑就销毁胚胎细胞或者终止妊娠。这个
过程可以完全控制在法律规定的时限只内完成。所以在全部七对志愿夫妇中，只有一对
成功产下基因宝宝，还有一对正在早期妊娠。即使只有1/7成为现实，也足以让全世界
为之震动。
发信人: nile (nile), 信区: Detective
标 题: 基因宝宝的核心秘密
发信站: BBS 未名空间站 (Fri Nov 30 01:53:07 2018, 美东)
就在一天之前，2018年11月28日，香港大学李兆基会议中心坐无虚席，中国科学家生物
物理学博士贺建奎在第二届人类基因编辑峰会上作了关于人类第一对基因宝宝诞生的主
题发言并回答了与会者的质问。让我们还是先从科学技术本身出发，去看看贺博士究竟
是怎样把基因宝宝编辑出来的。
首先尼罗河注意到贺博士所谓的道歉。很多人满心盼望着贺博士低头认罪。但是，贺博
士的道歉不是为成功创造基因宝宝的成就道歉。而是为将这一成就首先通过公共媒体发
布而非在专业平台发布对业内人士表示歉意。在尼罗河看来，这纯粹是为了争取科学界
对这一宏伟事业的支持而对他们表示尊重。这证明贺博士很懂得建立统一战线的重要性
。事实上，在决定针对CCR5这个基因进行胚胎编辑之前，他已经通过非公开方式与多位
基因操作的权威专家讨论过，在技术问题上获得了专业认同。
基因宝宝的医学需求和受试者的知情权
艾滋病家庭能不能得到健康的孩子，这个孩子会不会在与父母的接触中受到感染。理论
上这不是问题。医疗发达的社会有很多办法实现这个要求。但是，在医疗条件非常欠发
达的中国农村，这不能不是个问题。
贺建奎：『首先说说CCR5有没有尚未满足的医疗需求。我再说一次，我是真的相信这不是
为了这个单一病例，而是为了数以百万计可能受HIV感染的孩子。由于现在没有HIV疫苗
，他们需要这样的保护措施。我和一些艾滋病村的人士有过接触，那里30%的人受到感
染，有些人为了避免孩子染病不得不将他们交给当局。
而对于这一个特定的病例，讲实话，我感到很骄傲，这是我最骄傲的一件事情。因为那
位父亲曾经对生活已经没有希望了，但是看到孩子健康出生，他发来了信息，说他后半
生将会努力工作赚钱，照顾两个女儿和他的妻子。
这些志愿者都有很好的教育背景，他们了解HIV，了解HIV药物，了解其他的方
法。他们一般会在一个社交网络里分享信息，连最新的学术研究都知道。志愿者们也做
到了知情同意。他们了解基因编辑技术和其副作用，我们双方都充分交换了信息。
我们为每组患者安排了1个小时10分钟的时间。知情同意书有20页，我们一页
一页，一段一段，一行一行地做了解释。其中，他们有权提出任何问题。最后，我们也
会给他们私下讨论的时间。他们有权当天就做出决定，也有权回家讨论后再告诉我们讨
论的结果。』（引用完毕）
有人说中国主要HIV感染是个什么BB亚型，改变CCR5根本没用。吃个药就能保证自己家
人不受牵累。这都是完全脱离客观现实的无稽之谈。这些志愿者，不是一对夫妻而是八
对（一对后来退出），愿意为基因编辑担当志愿者不是被诱骗被胁迫的，首先就是出于
他们自身的需求。一个简单的愿望，希望有个孩子，孩子不要被感染。他们当然知道自
己身上的HIV是通过CCR5进入人体细胞。那些自以为高深的博学之士看过贺博士的演讲
录实可以闭嘴了吧！
而那些义愤填膺的科学研究权威机构甚至误以为CCR5是被KO而非被修改。虽然贺博士没
有在短短18分钟的演讲里出示具体的测序结果，但他明确表示CCR5是delta32缺失引起
的移码变异而不是基因敲除。
贺建奎:：『在全球范围内，天然的CCR5变异能产生HIV-1的抵抗。CCR5是我们研究最为
透彻的基因之一。
我们在小鼠中做了多代的研究。3代小鼠研究表明，它们的组织看上去很正常，行为也
没有异常。因此我们决定推进到人类研究。
我们找到了一种非常具有潜力的向导RNA，它能造成CCR5基因的delta32变异。之前，同
一个向导RNA曾用于多类细胞的测试，没有发现脱靶效应。其中，我们发现一个叫做sg4
的向导RNA效率最高。它靶向的序列在猴子与人之间都是保守的。
我们发现注射基因编辑的时机，会影响到编辑的效率。早期的微注射，能够减少嵌合（
mosaicism）的发生。我们也发现Cas9蛋白在注射会后降解，因此设计了二次注射，对
方法进行调整。
在确立了方法，调整了效率后，我们决定应用于人类胚胎。我们发现，这些胚胎的胚胎
干细胞标志物都表达正常，表明了安全性。』（引用完毕）
关于CCR5delta32 变异，主持人Robin Lovell-Badge教授提出了几个问题。第一，
delta32变异多见于北欧人而中国人罕见。这是否因为选择压力使其在中国消失？第二
，编辑CCR5是否会损害人体对流感或者西尼罗病毒免疫力？第三，CCR5缺失的小鼠出现
某些行为能力增强。
这三个问题中第一和第二是相互关联的。就是说也许正是由于像流感或者西罗尼病毒之
类的流行导致中国人具有delta32变异的人群都被自然淘汰了。这两个问题都不难回答
。只是很难回避对提问者作出反诘。delta32变异是否因为选择压力在中国人中消失是
一个完全没有实证依据的猜测。没有人能回到几十万年前去测定中国人CCR5。只能观察
CCR5delta32人群是否在某种选择压力（比如流感病毒感染）影响下规模缩减。即使
delta32变异的人对某些病毒易感，与减少艾滋病感染的危险相比，普通人当然会选择
前者。
贺博士对这个问题的反应很有趣，他直接跳过了最有挑战性的第一和第二点。回答第三
点说，我们反对使用基因编辑做任何生理上的增强。然后马上转而正面阐述为什么选择
CCR5：病人有需要，研究团队对CCR5的研究有长期积累。
对CCR5的精确编辑与脱靶控制
在讨论这个问题之前，尼罗河首先要给自己更正一个错误。之前尼罗河写道“基因编辑
后的受精卵必然会得到即时的检验，确保编辑成功，也就是通过对目标基因的PCR测序
证明实现了预期的碱基修改。然后才会植入母体子宫。就像瞄准靶标开一枪，如果在靶
上没有看到弹洞，就一定是打到了其他地方。”。
很快就有网友告诉尼罗河，基因编辑的时候不是只打一枪（一个CRISPR/Cas复合物）。
而是一次打出纳摩尔级的CRISPR/Cas复合物，也就是6X10^17个复合物。我立刻知道他
是对的。如果只有一个复合物进入细胞核，还没等它找到靶基因很可能就被降解掉了。
因为有海量的VCRISPR/Cas复合物同时开始工作，即使靶基因出现了预期的编辑，也可
以发生无数的脱靶效应，也就是非靶基因被击中而且被编辑。这样一来整个细胞基因组
就乱套了。
不容否定的现实是一对基因宝宝已经平安降生。唯一能够实现目标的方法就是即时检测
销毁发生错误的细胞。只有确认靶基因编辑成功而且没有发生脱靶的胚胎细胞才会被植
入母体子宫。贺博士是如何做到的？这一点这才是基因宝宝成功的核心秘密。现场问答
录实如下。
贺建奎：『我们知道这项研究里，关键的安全性担忧在于脱靶。因为胚胎里只有1-4个
细胞，所以任何脱靶效应，都会造成极为严重的全身性后果。因此我们对胚胎做了单细
胞测序，并通过调整，减少测序的假阴性率；其次，我们还对父母的基因组进行测序作
为比对，寻找由基因编辑带来的特定变异；第三，我们还测试了现有工具预测的高风险
脱靶位点。
总体来讲，我们没有看到任何断裂位点，也没有在高风险脱靶位点附近看到编辑活性。
对于人类胚胎干细胞系的测序则找到了一个潜在的脱靶效应，但我们不清楚这是由遗传
导致的，还是由基因编辑导致的。在19个人类胚囊（blastocyst）里，全基因组测序也
都没有观察到脱靶。』
『接下来最关心的，就是人类试验。我们对父母双方都做了基因组测序，以用于检测脱靶
效应。这些父母都是父亲为HIV病毒携带者，母亲为HIV病毒阴性。我们对父亲的精子进
行了清洗，然后进行基因编辑。在怀孕过程中，我们一直紧密随访，直到孩子健康平常
地出生。
试验中，我们对胚囊进行了测序，结果表明一个胚囊出现了移码变异，CCR5蛋白更短；
另一个胚囊出现了CCR5的部分删除，这个变异让CCR5蛋白变得不稳定，能减弱HIV的感
染。』（引用完毕）
提问者：『关于脱靶问题。你说你对单一细胞进行了全基因组测序。据我所知，目前没有
成熟技术可以对单一细胞进行全基因组测序，那你是怎么做的？』（引用完毕）
贺建奎：『关于脱靶。在植入胚胎之前，我们只能对囊胚当中的3到5个细胞进行活
检。我们由此扩大到单一细胞。我们能够覆盖单一细胞大约95%的基因组，或者80－85%
，这是目前的水平。或许会出现一些脱靶，但是我们不止只是看这一个胚胎，我们有很
多，而很多加起来，就能够知道发生了多少脱靶。』(引用完毕)
为什么基因宝宝全世界都想作而不敢作，贺博士敢做而且实实在在作成功了。核心秘密
就在于单细胞基因组测序。更严格的说应该是单细胞全基因组测序。注意，从最开始用
三到五个细胞进行全基因组测序发展到单细胞全基因组测序，贺建奎团队已经证明了他
们的技术已经非常成熟。而且是全世界遥遥领先的水平。提问的人说了，全世界根本就
没有成熟技术可以做到这一点。
从贺博士的陈述可知，他们是同时对很多个受精卵进行编辑操作，同时作单细胞全基因
组测序。测序的精确程度足以发现任何一个编辑位点。虽然在一份样本他们只能看到80
-85%的基因组DNA得到测序，但是综合全部测序结果，他们可以有很大把握地推断在没
有看到的的15-20%的那一部分有没有脱靶编辑活动。这样就能从几十个胚胎干细胞最终
确定两个植入母体子宫。然后在胚胎发育过程中继续通过无细胞DNA或者脐带血采样对
胎儿体细胞全基因组反复监控。一旦发现错误编辑就销毁胚胎细胞或者终止妊娠。这个
过程可以完全控制在法律规定的时限只内完成。所以在全部七对志愿夫妇中，只有一对
成功产下基因宝宝，还有一对正在早期妊娠。即使只有1/7成为现实，也足以让全世界
为之震动。
