CRISPR/Cas9基因编辑技术诱导产生的DNA双链断裂（DSBs）通常认为主要通过两种途径修复，即随机插入或缺失碱基的非同源末端连接（NHEJ）与依赖于外源模板的同源重组修复（HDR）。

2023年3月7日，美国俄勒冈健康与科学大学Shoukhrat Mitalipov团队于Nature Communications上在线发表了题为Limitations of gene editing assessments in human preimplantation embryos 的文章。重点实验室梁丹教授为第一作者。该研究通过基因编辑后的人胚胎建立胚胎干细胞系，在胚胎干细胞中证实在人类早期胚胎中Cas9诱导的DSBs可以通过以未切割的等位基因为模板进行修复,即基因转换（Gene Conversion）。同时，该研究表明Gene converison会造成大片段区域丢失杂合性，存着引入新的疾病的风险。

其实早在2017年，该团队就在Nature发表了成功利用CRISPR/Cas9技术在人类胚胎中修复导致先天性肥厚型心肌病基因突变的研究成果，该研究通过单卵裂球全基因组扩增后的产物测序发现人类胚胎中父源基因组中的致病突变可以母源基因组的野生型等位基因作为模板进行Gene Conversion修复。这一工作当时引发了不仅全球社会人士以及科学家的热点关注，也带来了一些质疑【1】。
随后2020年，哥伦比亚大学儿科Dieter Egli实验室在Cell 杂志上发表题为Allele-Specific Chromosome Removal after Cas9 Cleavage in Human Embryos的论文。这一研究与Nature持不同意观点，认为人胚胎中Cas9诱导DSBs没有发生Gene Conversion，而是导致染色体大片段乃至整体的缺失。该研究也是基于同样单卵裂球全基因组扩增后的产物测序的基础上，并没有获得染色体大片段或整体的缺失的胚胎干细胞系【2】。因此，人类早期胚胎中DSBs的修复仍不明确。
发表于Nature Communications的这项研究中利用体细胞核移植技术获得克隆胚胎，通过将克隆胚胎的单卵裂球全基因扩增后的产物与供体细胞提取的大量DNA测序结果比对，发现单卵裂球全基因组扩增后的大量基因位点存在着Allele dropouts (ADOs)。为了避免单卵裂球扩增后导致的ADOs造成假阳性或假阴性，该研究通过将基因编辑后的人胚胎建立胚胎干细胞，基于大量的细胞测序证实人胚胎中DSBs存着Gene Conversion方式进行修复，并且Gene Conversion会造成靶向位点上下游的大片段区域丢失杂合性而致纯合，这可能引入新的疾病。因此，CRISPR/Cas9技术编辑人类胚胎的安全风险仍认识不足，切莫急于临床应用。
原文连接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36820-6

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