一個胚胎帶三個人DNA，中國研究者首次證明其發育安全性 | Nature報道_風聞

　　詹士 發自 凹非寺

　　量子位 | 公眾號 QbitAI

　　一個胚胎，帶着三個人的DNA。

　　你見過麼？

　　近日，Nature上就報道了這麼一項成果——

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

　　文章主導者之一的解放軍總醫院婦產科商微醫生補充：他們所使用的線粒體替代療法是個有爭議的領域，團隊研究希望為其發展提供基礎。

　　所以，這靠不靠譜？

　　會不會引發一些倫理道德問題？

　　往下看。

　　遺傳物質來自三人，爸媽還是兩個

　　先了解下三個人DNA怎麼放進一個胚胎的。

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

　　之所以這麼做，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疾病。

　　據統計，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，這會導致心臟和大腦等器官出現問題。

　　目前，紡錘體移植就可作為線粒體遺傳病療法，一直被學界關注。

　　早在2016年，就有人成功實現帶有三人DNA的胚胎，還使其發育成了嬰兒並出生——

　　但當時就有不少科學家擔心這種方法是否安全。

　　此番，研究者們正要在這方面下功夫。

　　研究團隊經解放軍總醫院第六醫學中心醫學倫理委員會審核批准，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，獲得成熟卵細胞，至於精子，由女性捐贈者的丈夫捐贈。

　　在文章中，研究者聲明，操作流程遵循標準臨牀方案，且捐贈者均知情並簽署了同意書。

　　接着，他們從收集樣本卵細胞中取出樣本，解凍，通過電脈衝，刺激紡錘體與去核受體卵細胞融合，形成新的卵細胞，然後再與正常精子受精，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

　　接着是本次實驗的重點：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個單細胞，經嚴格過濾，保留1397個用於後續分析。

　　採用單細胞多組學測序方法，研究者進行了轉錄組、DNA甲基化和基因組（拷貝數變異 (CNV)）的測序分析。

　　具體來看。

　　他們先用t-分佈隨機近鄰嵌入(t-SNE)分析方式，將細胞分出3個集羣。

　　這些集羣對應出三個胚層，在哺乳動物發育早期，這三個胚層就由最開始的胚胎細胞（卵裂球）分裂而來，分別為上胚層（EPI）、原始內胚層（PE）和滋養外胚層（TE），此後會各自分化，形成生物體各部分。

　　從下圖結果能看出，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胞在三個胚層的基因表達模式，結果也幾乎相同。

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

　　DNA甲基化組測序同樣值得關注，它體現了胚胎髮育過程中DNA穩定性等情況。

　　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%，研究者認為，這是因為在胚胎着牀前發育中，ST囊胚分化略有延遲導致DNA甲基化略高，屬於正常現象。

　　最後，他們用基因檢測結果比較方法，識別非整倍體細胞情況。

　　數據顯示，ST囊胚中非整倍體細胞的百分比與對照組比例為22.7%對17.0%，二者幾乎相當。這表明，ST操作不會增加囊胚中非整倍體細胞的百分比。

　　該項成果已經發表在Plos Biology上，且引來多方關注。

　　哥大幹細胞生物學家Dietrich Egli對該成果表達了認可，他説，這是對該療法安全性的首次綜合研究，從中也產出了不少高質量的數據記錄。

　　但另一位來自西湖大學的線粒體生物學家提出不同看法，這位研究者認為，該療法長期影響尚不清楚，且未來，母體線粒體DNA比例可能會隨着細胞發育而增加，導致後代仍會患上線粒體疾病。

　　合作團隊介紹

　　本文由兩家單位團隊合作完成。

　　其一是北大生命科學學院的湯富酬教授團隊。

　　其個人頁面顯示，湯教授本科畢業於北大遺傳學，2003年於北大獲細胞生物學博士。

　　2017年至今在北京大學生命科學學院生物醫學前沿創新中心（BIOPIC）任教授。曾獲2015、2019年度中國生命科學領域十大進展等榮譽。

　　其二，是解放軍總醫院婦產醫學部商微所帶領的課題組。

　　公開資料顯示，商微醫生主要擅長輔助生殖技術、複發性流產的治療，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