哈佛单细胞全基因组测序已用于临床筛除基因缺陷生殖细胞，脱靶并非基因编辑应用障碍_风闻

       南方科技大学的贺建奎副教授因为将基因编辑技术应用于临床，突然遭到铺天盖地的口诛笔伐。在阅读了诸多关于 CCR5-Δ32基因相关的论文之后，我认为有必要为贺博士的研究做一些澄清和辩护。首先，我申明，我完全不认识贺博士，更与他没有任何利益瓜葛，也不从事其相关学术研究。但是，据我所了解到的情况和技术手段，我不认为贺博士做这个研究是沽名钓誉，或是利欲熏心，反而认为其研究具有合理性和技术上的可行性——尽管CRISPR-Cas9基因编辑系统存在公认的脱靶的问题。当然，媒体报道给出的关于他的研究方法的信息非常有限，我只能从原理上给出其研究存在合理性的论证。

      

当然，既然我已承认自己是跨界发表看法，我想我也有必要让大家对我的学术背景有大致的了解。我本科是生物工程专业毕业，硕士和博士转入应用物理系生物物理专业（Biological

Physics），从事的研究内容涵盖单分子荧光光谱技术，超分辨率显微镜技术开发，以及相关技术在生物医学以及生物化学研究中的应用，包括新型微创癌症诊断方法的研发工作。我曾在跨国医用设备企业从事研发用于产前筛查染色体异常的全自动荧光显微镜的工作，担任光学设计工程师。目前我在瑞典卡罗林斯卡医学院（诺贝尔生理或医学奖颁奖院校）担任资深研究员（senior

researcher），主要从事三维荧光原位杂交显微镜图像新型分析方法的开发，用于研究细胞核内基因及染色体几何构造和空间分布，揭示核内基因结构和功能的关系。此处暂不详述。尽管我自视为生物学领域的物理学者，以显示我和绝大多数同事的区别（事实上区别是客观存在的，我现在的工作涉及大量的复杂空间立体几何以及结构力学等），但是毕竟我的工作均为医学或者生物学的研究服务，长期和生物学家甚至临床医生打交道，生物医学相关的论文更在日常阅读范围之内，怎么解读生物医学研究内容，我早已形成自己的独立判断。

       且说很多非科研领域的读者对于使用基因编辑技术敲除部分CCR5基因片段表示担忧，担心这种操作使得西方人有机会制作针对中国人的生物基因武器。事实上，如果大家稍微了解这个基因片段的话，反而会发现和想象的情况刚好相反。事实上，早在1998年，西方学术界就已经知道对HIV-1病毒具有抗性的CCR5的32个碱基对缺失变异较为普遍地存在于白种人，也包括与欧洲地理位置相近的北非和西亚人种，而东亚人完全不存在这个基因缺失的变异类型即CCR5-Δ32[1]。贺博士的研究中把孩子的这个基因片段敲除，不仅使得孩子具有了相应的对HIV-1病毒的抗性，而且使得她们更不容易被针对——因为这种基因类型在白种人当中恰好较为普遍的存在。而对于CCR5-Δ32具有HIV-1病毒抗性，早在1996年就已经分别在Nature[2]和Science[3]杂志有了相关报道。他们发现在美国有10%左右的白种人具有抗HIV-1病毒侵染的保护性变异：带有CCR5-Δ32杂合子的人感染HIV-1病毒与普通人低35%[2]，并且其感染者存活时间比普通人长超过10年之久[3]，而CCR5-Δ32纯合子无一感染。2005年，学者们绘制了该基因型在欧亚大陆的密度分布图[4],见下图——很明显可以看到CCR5-Δ32人群分布密度从北向南递减的规律。

  从整体上来看，欧洲人群中大约有10%左右的人带有CCR5-Δ32，而上文我援引的资料也提到美国人群中这个比例也大约是10%，那么西方带有该基因型的人总数有大约一亿人口了。他们并不存在什么特殊的健康问题。当然，这当中绝大多数都是杂合子，纯合子的比例比这低不少，举估算，北欧人当中纯合子的比例约为1%。以不到三千万人口（两千七百万）总数来计算，这相当近似三十万人口。重要的是，他们并无特别的健康问题。

        对贺博士的研究的批评事实上主要集中于使用CRISPR-Cas9基因编辑系统公认的脱靶问题带来的风险。所谓脱靶，顾名思义，就是尽管目的是要打A，但可能打到B。这确实是个非常关键的问题。因为如果把其他不该切掉的基因给切除了，那后果难以预测。如果只是做做细胞实验，没有谁会觉得是个大不了的事情，但是如果是活生生的生命，一旦出现这样的失误当然是难以接受的。为了安全起见，才有了这个伦理委员会的评定，要对实验的可行性做预判，风险太大的当然应该要限制，这是体现对生命的尊重。这个态度是没有问题的，也应当是学者秉持的行事标准。但是，同样的，出于对生命的尊重，以及对现有技术的了解，我觉得这个研究依然是可以进行的。

       究其原因，是因为我知道，由哈佛大学开发的基于单细胞全基因组测序的方法早已用于临床实验[5]，用来筛除具有基因缺陷的生殖细胞，并且诞生了健康的生命。虽然我不知道贺博士团队采取的何种方法对CRISPR-Cas9编辑的产物进行测序，但是从新闻媒体的报道来看，他们给出了成功编辑的定量数据，甚至于他们明确指出有一个小孩只含有单条的CCR5-Δ32，而非百分之百成功的纯合子，这说明他们有完备的测序数据。而基于单细胞全基因组测序的方法，是非常适合这种情况下用于筛除未成功编辑的脱靶生殖细胞的。到了2017年，学者们甚至开发出来可以检测单个位点基因差异性，基于线性扩增的单细胞全基因组测序技术[6]。在这样的情况下，完全可以使用来自父母双亲的生殖细胞受精卵分裂出来的单个子细胞作为参照进行全基因组测序，编辑脱靶的细胞完全可以通过测序筛除出去，这和通过单细胞全基因组测序筛除含有基因缺陷的生殖细胞并无两样。既然这个方法用于临床，而不被认为存在伦理问题，那么贺博士的团队的研究也不该被认为具有严重的伦理学问题——尽管CRISPR-Cas9基因编辑存在脱靶的风险，但是完全可以用已经获得临床检验的单细胞全基因组测序技术把关。之所以我在这里着重提单细胞全基因组测序技术，是因为这和传统的全基因组测序手段最大的不同是因为它可以在单细胞水平上进行，这就极大的降低了伦理上的风险——除非大家认同为了测序破坏一个细胞也和杀死一个胎儿一样不可饶恕。至少，我不认为这两者是等价的！我也不认为科学伦理应该发展到这样极端的程度！

        最后，我再强调一点，我并不了解贺博士团队如何进行的基因测序，我只是从我了解到的情况推导并不违背科学伦理而技术上可行的研究手段。

参考文献：

[1]J. Claiborne Stephens, et. al., Dating the origin of the CCR5-Δ32 AIDS-resistance allele by the coalescence of haplotypes. Am. J. Hum. Genet. 62: 1507-1515 (1998).

[2]Michel Samson, et. al., Resistance to HIV-1 infection in caucasian individuals bearing mutatant alleles of the CCR-5 chemokine receptor gene. Nature. 382: 722-725 (1996).

[3]Michael Dean, et. al., Genetic restriction to HIV-1 infection and progression to AIDS by a deletion allele of the CKR5 strutural gene. Science. 273:1856-1862 (1996).

[4]John Novembre, et. al., The geographic spread of the CCR5-Δ32 AIDS-resistance allele. PloS Biology. 3(11):e339 (2005).

[5]Lei Huang, et. al., Single-cell whole-genome amplification and sequencing: methodology and applications. Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 16:79–102 (2015).

[6]Chongyi Chen, et. al., Single-cell whole-genome analyses by Linear Amplification via Transposon Insertion (LIANTI). Science. 356(334):189-194 (2017).