Nature头条：首次对人类胚胎进行精准基因编辑，推动基因治疗发展，但也引发“定制婴儿”担忧

发布时间：2026-06-07来源：生物世界

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

2026 年 6 月 5 日，Nature 官网头条报道了一项最新研究——哥伦比亚大学的研究人员首次使用碱基编辑技术对人类胚胎进行了精准基因编辑。

此前的研究表明，使用最常用的基因编辑技术——CRISPR-Cas9 对胚胎进行基因编辑，其造成的 DNA 双链断裂可能进一步导致染色体改变（例如染色体断裂，甚至丢失），从而可能带来严重后果，这大大限制了其在胚胎中的应用。而这项新研究实现了概念上的转变，其使用更精准的新一代基因编辑技术——碱基编辑。然而，这项研究一经公布，在科学界和生物伦理学家中引发了兴奋与谨慎情绪。许多研究人员认为，这项工作有助于推动对胚胎中致病基因突变的修复。但也有研究人员担忧，该技术可能被用于尝试创造具有超常智力等特征的胚胎。

该研究以：Efficient base editing and development in human embryos without chromosomal alterations（在人类胚胎中不产生染色体改变的高效碱基编辑与发育）为题，于近日发表在了预印本平台 bioRxiv 上，论文通讯作者为哥伦比亚大学法语细胞生物学副教授 Dietrich M. Egli。

该研究在人类早期胚胎中实现了高效、精确的碱基编辑，关键的是，碱基没有引发任何染色体异常或大片段 DNA 缺失，且编辑后的胚胎能够正常发育至囊胚阶段，并成功衍生出健康的胚胎干细胞系。这标志着人类胚胎基因编辑向安全、可控的方向迈出了关键一步。

CRISPR-Cas9 技术的潜在风险

CRISPR-Cas9 基因编辑技术的工作原理，是利用 gRNA 引导 Cas9 蛋白在目标 DNA 位点制造“DNA 双链断裂”（DSB），就像用剪刀把一根双股绳完全剪断。然后，细胞会启动修复机制，试图把断口重新连接起来，在这个修复过程中，可以引入我们想要的基因变化。

但问题就也出在这个“断裂”和“修复”过程中。人类早期胚胎的 DNA 修复能力似乎并不完善。此前多项研究证实，CRISPR-Cas9 在人类胚胎中造成的 DNA 双链断裂，在高达一半的细胞中引发了染色体异常，包括整条或大片段染色体的丢失或增加。此外，还可能产生长达数千个碱基对的大片段 DNA 缺失。这些严重的染色体损伤，如同一场无法预料的“基因海啸”，是阻碍该技术走向临床应用的巨大安全隐患。

新一代基因编辑技术——碱基编辑

面对 CRISPR-Cas9 技术的潜在风险，刘如谦教授开发出了更精准的新一代基因编辑技术工具——“碱基编辑”（Base Editing）。

与 CRISPR-Cas9 不同，碱基编辑器由两部分融合而成：一部分是功能减弱的 Cas9 蛋白（dCas9），它只保留了结合 DNA 的功能，而不剪断 DNA 双链；另一部分是能够执行化学修饰的酶，它能将 DNA 链上的特定“字母”（碱基）直接改写，例如将 A（腺嘌呤）改为 G（鸟嘌呤）。这种模式从理论上避免了对 DNA 双链结构的灾难性破坏，有望从源头上杜绝染色体异常和大片段缺失。

那么，在人类胚胎这一敏感且复杂的系统中，碱基编辑器是否真如理论中的那般安全？它是否会产生其他意想不到的遗传后果？

实验验证：安全性与有效性的双重证明

研究团队选择了两个经典的靶基因在人类胚胎中进行测试——

PCSK9 基因表达的 PCSK9 蛋白能够与与肝细胞表面的低密度脂蛋白受体（LDL-R）结合，使 LDL-R 降解，从而升高血浆中低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平。目前已有多种基因编辑疗法以 PCSK9 为靶点，通过关闭 PCSK9 基因的表达，降低血浆中 LDL-C 水平，从而预防心血管疾病的发生。
HBG1/2 基因则参与胎儿血红蛋白的生成，目前已有多项研究正在探索通过编辑其启动子，重新激活胎儿血红蛋白的生成，用于治疗镰状细胞病和地中海贫血等血液疾病。

研究团队比较了两种不同的递送方式：一是将碱基编辑器以 mRNA 分子的形式注入胚胎；二是将碱基编辑器以组装好的蛋白质复合物的形式注入胚胎。结果出现了戏剧性的差异——

1、未产生染色体改变：对碱基编辑后胚胎细胞的全面基因组分析显示，在碱基编辑的位点，没有检测到任何大片段 DNA 缺失或染色体结构异常。与之形成鲜明对比的是，使用传统 CRISPR-Cas9 编辑相同位点的胚胎中，大片段 DNA 缺失和染色体断裂频繁发生。

2、高效且精确的编辑：碱基编辑效率非常高，在靶向 PCSK9 基因的胚胎细胞中，高达 65% 的序列被成功修改；HBG1/2 基因的编辑效率也达到了 52%。更重要的是，编辑非常精确，对 PCSK9 的编辑几乎没有产生意料之外的“旁侧编辑”或小的插入/缺失突变。

3、正常的胚胎发育：以核糖核蛋白复合体（RNP）形式（gRNA+Cas9 蛋白）递送的碱基编辑，约三分之一的胚胎能够正常发育至高质量的囊胚阶段。研究团队成功从这些囊胚中衍生出了三株胚胎干细胞系，这些细胞核型正常，具有多能性，并且携带预期的基因编辑。

4、一个意外发现：以 mRNA 形式（gRNA+Cas9 mRNA）递送的碱基编辑器会导致胚胎发育停滞，且无一例外。这表明人类胚胎对外源 mRNA 异常敏感，可能存在一种未知的 RNA 感应与质量控制机制，这本身是一项重要的基础生物学发现。同时，这一发现也明确警示我们——在人类胚胎中进行基因编辑，以蛋白质复合物形式递送碱基编辑器是比递送 mRNA 更安全的选择。

在早期人类胚胎中进行不改变染色体的碱基编辑

碱基编辑人类胚胎的正常发育

曙光与挑战

这项研究无疑为人类胚胎基因编辑领域注入了强心剂。它首次在严谨的实验中证明，碱基编辑器能够在不引发基因组结构性灾难的前提下，实现对人类胚胎基因组的精确修改。这为将来可能利用碱基编辑技术从根源上预防某些严重的单基因遗传病，提供了一种潜在的安全性更高的工具。

然而，作者们清醒地指出，这项研究同样揭示了迈向临床应用必须克服的挑战——

脱靶效应依然存在：脱靶编辑的风险高度依赖使用的 gRNA，这意味着，为每个靶点精心设计和筛选高保真度的 gRNA 至关重要。
遗传嵌合难题：在单细胞期（受精卵）进行碱基编辑，大部分胚胎仍会发育成“嵌合体”，即体内同时存在编辑和未编辑的细胞。这给胚胎植入前的基因诊断带来了不确定性。如何实现胚胎中所有细胞的一致、均匀编辑，仍是待解难题。

这项研究最宝贵的价值，在于它用扎实的数据将人类胚胎基因编辑的讨论，从“是否可能”部分地推进到了“如何更安全”的层面。它告诉我们，通过工具的创新和严格的测试，基因编辑对基因组稳定性的巨大威胁或许是可以被规避的。

参考链接：

https://www.nature.com/articles/d41586-026-01827-8

https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2989v1