一个胚胎带三人DNA:中国研究表明可行
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一个胚胎带三人DNA:中国研究表明可行

原标题:一个胚胎带三个人DNA,中国研究者首次证明其发育安全性

一个胚胎,带着三个人的DNA。

你见过么?

近日,Nature上就报道了这么一项成果——

来自中国的研究者们不仅实现了将三个人DNA放入一个胚胎,且首次证明了这项操作本身的安全性。

文章主导者之一的解放军总医院妇产科商微医生补充:他们所使用的线粒体替代疗法是个有争议的领域,团队研究希望为其发展提供基础。

两个爸爸或妈妈!一个胚胎带三人DNA:我国研究表明可行

所以,这靠不靠谱?

会不会引发一些伦理道德问题?

往下看。

遗传物质来自三人,爸妈还是两个

先了解下三个人DNA怎么放进一个胚胎的。

我们都知道,细胞内部分DNA归属于线粒体,而非细胞核。研究者通过纺锤体移植,先将母亲卵细胞核,放入第三方无核卵细胞中,以此让胚胎中拥有第三方的正常线粒体基因,再和精子结合形成胚胎。

之所以这么做,是因为线粒体遗传病让很多母亲无法拥有健康孩子,这困扰了很多父母,也造成孩子患上相关疾病。

据统计,每5000位孩子中约有1人在出生时会患线粒体DNA有害突变引起的疾病,这会导致心脏和大脑等器官出现问题。

目前,纺锤体移植就可作为线粒体遗传病疗法,一直被学界关注。

早在2016年,就有人成功实现带有三人DNA的胚胎,还使其发育成了婴儿并出生——

但当时就有不少科学家担心这种方法是否安全。

此番,研究者们正要在这方面下功夫。

研究团队经解放军总医院第六医学中心医学伦理委员会审核批准,共招募了30名女性供体,她们的年龄在25~42岁,依靠人绒毛膜促性腺激素,获得成熟卵细胞,至于精子,由女性捐赠者的丈夫捐赠。

在文章中,研究者声明,操作流程遵循标准临床方案,且捐赠者均知情并签署了同意书。

接着,他们从收集样本卵细胞中取出样本,解冻,通过电脉冲,刺激纺锤体与去核受体卵细胞融合,形成新的卵细胞,然后再与正常精子受精,获取接受过纺锤体移植(以下称为ST)胚胎。

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△Credit: Pascal Goetgheluck /Science Photo Library安全性验证

接着是本次实验的重点:验证对比安全性。

研究者用ST胚胎和对照组共计46个囊胚,从中,他们收集了2207个单细胞,经严格过滤,保留1397个用于后续分析。

采用单细胞多组学测序方法,研究者进行了转录组、DNA甲基化和基因组(拷贝数变异 (CNV))的测序分析。

具体来看。

他们先用t-分布随机近邻嵌入(t-SNE)分析方式,将细胞分出3个集群。

这些集群对应出三个胚层,在哺乳动物发育早期,这三个胚层就由最开始的胚胎细胞(卵裂球)分裂而来,分别为上胚层(EPI)、原始内胚层(PE)和滋养外胚层(TE),此后会各自分化,形成生物体各部分。

从下图结果能看出,ST组和对照组(ICSI)在t-SNE图中紧密聚集,这表明ST胚胎在分化中基本正常。

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此外,研究者们验证了两组细胞在三个胚层的基因表达模式,结果也几乎相同。

从下图能看出,横轴为对照组纵轴为ST组,回归分析表明,在三个胚层中,两组相关系数均在0.94以上。尤其PE胚层,差异表达基因 (DEG)为零。

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DNA甲基化组测序同样值得关注,它体现了胚胎发育过程中DNA稳定性等情况。

具体到三个胚层中,有两个没有显著差异,但其中一个胚层甲基化水平略高2.4%,研究者认为,这是因为在胚胎着床前发育中,ST囊胚分化略有延迟导致DNA甲基化略高,属于正常现象。

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最后,他们用基因检测结果比较方法,识别非整倍体细胞情况。

数据显示,ST囊胚中非整倍体细胞的百分比与对照组比例为22.7%对17.0%,二者几乎相当。这表明,ST操作不会增加囊胚中非整倍体细胞的百分比。

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该项成果已经发表在Plos Biology上,且引来多方关注。

哥大干细胞生物学家Dietrich Egli对该成果表达了认可,他说,这是对该疗法安全性的首次综合研究,从中也产出了不少高质量的数据记录。

但另一位来自西湖大学的线粒体生物学家提出不同看法,这位研究者认为,该疗法长期影响尚不清楚,且未来,母体线粒体DNA比例可能会随着细胞发育而增加,导致后代仍会患上线粒体疾病。

合作团队介绍

本文由两家单位团队合作完成。

其一是北大生命科学学院的汤富酬教授团队。

其个人页面显示,汤教授本科毕业于北大遗传学,2003年于北大获细胞生物学博士。

2017年至今在北京大学生命科学学院生物医学前沿创新中心(BIOPIC)任教授。曾获2015、2019年度中国生命科学领域十大进展等荣誉。

其二,是解放军总医院妇产医学部商微所带领的课题组。

公开资料显示,商微医生主要擅长辅助生殖技术、复发性流产的治疗,成立了中国第一个“卵巢功能减退门诊”,尤其擅长卵巢低反应患者的方案个体化治疗。

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