2018年,国内生物学最重要的三个事件:
1月25日,神经所 孙强组首次构建克隆猴;
8月1日,植生所 覃重军组首次合成单染色体酵母;
11月27日,南科大 贺建奎组被曝首次生产基因编辑婴儿。
下面具体看。
2018年1月25日,世界首对体细胞克隆猴“中中”“华华”,登上Cell封面。
克隆猴非常难做,神经所所长蒲慕明集中资源,给克隆猴项目提供支持,孙强组果然做出来了,不易。
从小鼠胚胎操作沾边人员,讲下项目难度:
1.技术操作难度大。
体细胞核移植本身的操作难度称得上胚胎操作里最复杂的。
做过胚胎操作的都知道,受精卵并不是珍珠奶茶,拿吸管一戳,珍珠(细胞核)就被夹住了。受精卵内部有点像流动的胶质,注射针头碰核时需要一点吸力,否则核容易跑开,很难戳准;但你吸得猛了,胞器都前仆后继来堵针。吹吸的速度和量很有讲究。
而去核时,注射针的进退会留下较大创口,操作时间一长,机械损伤稍微大点,立马能看到胞质流出,卵就暗掉了(死了)。
技术上不好做。
2.近期的表观遗传基础研究,推动克隆猴成功。
掌握前面的技术,算是人和,能按照别人的步骤做克隆羊,但做不了克隆猴。之前克隆猴最接近成功的一次是2010年,胚胎发育到81天流产,此后进展一直很慢。
很多技术都是如此,卡壳卡一段时间,等更多基础研究成果出来,能突破瓶颈,再往前推一推。这次克隆猴的成功,得益于表观遗传基础研究的不断深入。
表观遗传是什么?
DNA序列是素颜,表观遗传就是化妆。女生化个妆,眼睛大三倍;画不同的妆,基本就是不同人。
体外操作过的细胞,虽然DNA序列没变化,但DNA甲基化+组蛋白修饰(表观遗传)和生理条件下的胚胎差很多。
为了改变克隆猴表观修饰和正常胚胎的差异,胚胎注射了组蛋白H3K9me2/3的去甲基化酶kdm4d mRNA,并且加强了胚胎的组蛋白乙酰化(TSA处理),改变了胚胎的表观修饰,加强胚胎的转录活性。
等于说,看你画错妆了,给你泼点卸妆水,你重新画,重画就有机会画得和正常胚胎差不多。
TSA和H3K9去甲基化两个处理,提高胚胎存活率,是这几年发现的,如果没有基础科研进展,克隆猴也做不出来。
3.克隆猴成本高。
食蟹猴的生长周期,饲养成本都远胜一般动物。
取卵数不多,成本很高,大多数实验室没钱尝试。神经所和国家给予的支持非常重要。
2018年8月1日,中国植生所覃重军课题组及相关合作课题组创造了单染色体酵母。
这是合成生物学的重要科学进展,讲得通俗点,就是把酵母16条染色体去头掐尾,融合成一条。
我听过这块的报告,覃重军老师做这块的思路特别简单,也非常值得大家借鉴,重点是提个好问题。
覃老师老本行是链霉菌,不做酿酒酵母,进入新领域肯定要想:酵母领域有什么大家都感兴趣的话题?怎么做重要的工作?
这时候有个朴素又大胆的想法:把酵母16个染色质融合成一个,看染色质融合后,对基因表达有多少影响。
随后,覃老师找了生化所周金秋老师(酵母领域的专家)确定染色体重构的技术路线,让学生做了实验,发了Nature。
这想法从操作层面上不难,酵母基因操作简单。但课题不确定性较大,大家往往觉得,酵母染色体融合到一定程度就致死,不太有人愿意做这个。
但他真做成了,相对于同等影响力的工作而言,这个项目实验技术难度不大,实验经费用得不多,人力要求也不多,完美。
好想法很重要。
2018年11月27日,南方科技大学贺建奎组,被曝生产出第一对基因编辑人类婴儿。
伦理上体外基因操作的人类胚胎不可超过14天。14天以后,神经管头部发育成脑泡,这不是实验胚胎,而是有脑子的人。
贺建奎直接产出了基因编辑人,毫无道德可言。
1. 技术不难,谈不上科研突破。
基因编辑食蟹猴早就做出来了,基因编辑人与之类似,没人做不是因为难,而是大家有道德底线。
技术简单来说,就是把用于基因编辑的定位器和剪刀(guide RNA和Cas9 mRNA)注射到受精卵细胞质,它们会自行切断目标基因,在基因修复过程中,造成基因缺失。
胚胎移植回母体,产生婴儿。
2. 技术尚未成熟,负面影响很大。
胚胎注射,打的是1细胞胚胎,1变2,2变4,4变8,细胞分裂。剪刀在细胞分裂的什么时期切基因,无法控制。1细胞就敲成功,那全身都敲成功;8细胞才只有一个细胞敲成功,那全身可能只有1/8的细胞经历过基因编辑。
你无法取一个人所有细胞,看基因有没有敲干净,因此没法下结论他被彻底基因改造了。
可以预想,我为了让自己瓜子脸,敲了个基因,结果敲成功的细胞长到了脚上,我依然是大脸盘,还自带一双小脚,这就很坑了。
更惨的是,剪刀会脱靶。我不仅没改善大脸盘,剪刀跑到了基因组其他位置切了几刀,我秃了,我胖了,我代谢变差了,我还容易得癌。
3.中国伦理审查和中国科研底线,再创新低。
本来韩春生的造假Nat Biotech;Bone Res期刊买人引用 刷影响因子,国内这些事就很丢人了。
这次莆田系医院的伦理审查,加上毫无底线的基因编辑婴儿,再次突破下限,告诉世界一件事:中国伦理审查可能是假的,中国没有科研伦理可言。
这让国内做猴,做14天前胚胎的正规实验室怎么办?
一年科研进展,不抵一个负面大新闻。
也是厉害了。