科學家首次精確編輯人類胚胎基因

研究人員依靠一種較新的基因編輯技術，該技術可能使改造胚胎成為可能，這一前景長期以來一直令生物倫理學家感到擔憂。

研究人員改變了影響血液中低密度脂蛋白膽固醇和血紅蛋白水平的基因。

信用...

克勞德·科蒂埃/科學資源

卡爾·齊默

2026年6月4日

哥倫比亞大學的科學家們以前所未有的精確度編輯了早期人類胚胎的DNA，這一成就可能為制造具有特定特征的嬰兒鋪平道路。

這項技術的前景多年來一直引發爭議。一方面，它或許有朝一日能讓父母安全地修復胚胎中致病的基因突變。但另一方面，它也可能被用來選擇理想的性狀——一些倫理學家認為，這種做法無異于優生學。

領導這項研究的哥倫比亞大學遺傳學家迪特·埃格利呼吁公眾就改變胚胎DNA的利弊展開討論。他說：“作為科學家，你可以提供數據供討論，但基本上到此為止，你應該讓其他人來接手?！?/p>

利用一種稱為堿基編輯的新技術，埃格利博士和他的同事們能夠精確地替換 DNA 序列中的單個遺傳堿基，而不會像早期的基因編輯技術CRISPR那樣造成經常觀察到的損害。

許多醫療公司如雨后春筍般涌現，試圖利用這項技術治療遺傳性疾病。2023年，美國食品藥品監督管理局批準了一種基于CRISPR技術的鐮狀細胞貧血癥療法。

但科學家們知道它并不完美。在某些細胞中，CRISPR分子無法在DNA中找到目標序列，有時還會剪掉錯誤的基因片段。

2020 年，埃格利博士和他的同事進行了一項實驗，觀察 CRISPR 在人類胚胎中的行為。

他們從攜帶EYS基因突變（會導致遺傳性失明）的男性身上獲取了捐贈的精子。研究人員利用這些精子使健康的卵子受精，從而產生了攜帶一個正常EYS基因拷貝和一個缺陷拷貝的人類胚胎。研究人員隨后利用CRISPR技術切除了EYS基因的突變區域。

先前的研究表明，胚胎可能以健康基因為模板修復受損基因。但只有部分胚胎能夠做到這一點，最終擁有兩個功能正常的EYS基因拷貝。

但大約有一半的修復失敗了。有些修復切斷了大段的DNA。有些則破壞了EYS基因所在的整條染色體。

“這造成了災難性的后果，”埃格利博士說。

許多科學家和生物倫理學家認為這些結果進一步證明，編輯人類胚胎的風險太大，甚至不值得考慮——至少目前如此。

但在2016年，哈佛大學遺傳學家劉大衛（David Liu）及其同事將CRISPR分子與其他化合物結合，創造出堿基編輯技術，這是一種新的基因編輯方法。堿基編輯器并非切除DNA片段，而是在一條DNA鏈上制造一個微小的切口。然后，它們可以引導細胞修復突變。

堿基編輯技術已被證明通常優于早期的CRISPR方法。去年，一名嬰兒在接受定制的堿基編輯分子組合后，治愈了一種可能致命的遺傳疾病。

埃格利博士決定在人類胚胎上進行試驗。

為了進行新的實驗，他和同事們著手改變兩個基因。其中一個基因名為PCSK9，其突變會提高血液中低密度脂蛋白（LDL）的水平，從而增加患心臟病的風險。另一個基因名為HBG，它指導胎兒體內血紅蛋白的生成。

埃格利博士及其同事將他們研制的基礎編輯基因編輯器導入受精卵和父母捐贈的雙細胞胚胎中。研究人員沒有發現任何與CRISPR相關的廣泛損傷。

相反，研究人員成功地改變了PCSK9和HBG基因。在一些實驗中，他們甚至同時改變了同一胚胎中的這兩個基因。

但編輯仍然不夠完美。有時，堿基編輯分子無法找到目標DNA。結果，胚胎中的一些細胞保留了基因的原始版本，而另一些細胞則發生了改變。

這些胚胎變成了基因混合體，即所謂的嵌合體。如果這些胚胎發育成嬰兒，那么含有同一基因不同版本的細胞可能會導致健康問題。

盡管存在這些失敗，但新的結果足夠令人信服，以至于俄勒岡健康與科學大學的生育專家保拉·阿馬托博士（她并未參與這項研究）認為該方法“很有前景”。

不過，她表示，當最終結果在期刊上發表后，仔細審查這些結果非常重要。

維克森林大學的生物倫理學家阿薩·伊爾蒂斯擔心，評估堿基編輯胚胎的安全性需要比僅僅尋找受損染色體進行更嚴格的審查。

她警告說：“有些潛在的有害影響可能要到出生后才會顯現出來?！?/p>

Nucleus Genomics 的首席臨床官兼這項新研究的共同作者 Nathan Kreff 表示，修復胚胎中致病突變的能力對于使用體外受精的人來說可能是一大福音，使他們能夠植入原本會被丟棄的胚胎。

“在達到那個目標之前還有很多工作要做，但這項研究讓我們離目標更近了一步，”克雷夫博士說。

Nucleus Genomics公司將支持Egli博士的下一階段研究。（聯邦政府不資助以研究為目的的人類胚胎研究。）

一些即將開展的研究將探索避免出現嵌合體胚胎的方法。研究人員還將對含有約100個細胞的胚胎進行堿基編輯測試。生育診所通常會在這個階段冷凍胚胎并進行檢測。

Nucleus Genomics公司成立于2021年，致力于對試管嬰兒胚胎進行數千種遺傳疾病的篩查。該公司還能預測胚胎患心臟病和糖尿病等疾病的風險，并研究與身高和智力等特征相關的基因。

去年11月，該公司在紐約地鐵張貼廣告，鼓勵通勤者“生個最好的寶寶”，此舉引發爭議。遺傳學家批評Nucleus Genomics公司對智商等性狀的預測準確率低。

批評人士指責該公司宣揚生物技術版的優生學——該公司否認了這一指控。

Nucleus Genomics 的通訊主管 Kaitlyn Gallacher 在一封電子郵件中寫道：“我們認為，我們自身是最終將此類技術引入臨床護理的自然途徑，作為更廣泛的遺傳平臺的一部分——一個完整的‘基因優化’堆棧。”

加州大學伯克利分校的遺傳學家費奧多爾·烏爾諾夫（Fyodor Urnov）并未參與這項研究，他表示，研究結果與之前對活細胞堿基編輯的研究結果一致。

烏爾諾夫博士表示，將這種方法應用于胚胎既新穎又充滿風險。在常規體外受精中，胚胎會接受基因異常篩查。他認為，這比采用一項存在諸多未知問題的新技術要合理得多。

他問道：“我們是繼續做自 1978 年以來安全有效地做了 1500 萬次的事情，還是去嘗試一些我們永遠無法真正消除風險，而且風險顯而易見的事情呢？”

烏爾諾夫博士推測，這種新方法一旦完善，將吸引那些不僅想解決遺傳疾病，而且想通過改造胚胎來增強性狀的人們。

“他們實際上是在為那些‘嬰兒用品改良者’提供一本操作手冊，指導他們如何越過道德底線，”烏爾諾夫博士在一封電子郵件中寫道。

不過，是否真的有人能以這種方式改變嬰兒的基因，目前還沒有定論。許多人類特征都受到成百上千個基因的影響。

埃格利博士指出，科學家試圖重寫單個胚胎中的基因越多，失敗的風險就越高。

“我認為或許可以組合三四種，甚至五種，但我覺得數量應該有個上限，”他說?！爸劣谶@個上限在哪里，還有待確定?！?/p>

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June 4, 2026Updated 8:53 p.m. ET