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討論韓春雨基因編輯技術爭議 先弄清四個問題

來源:澎湃新聞 作者:王盈穎 2017-1-24

摘要: 河北科技大學副教授韓春雨 圖片來自網絡 過去的一周,河北科技大學副教授韓春雨再一次成為生物學術圈的熱點。先是韓春雨提交新數據(編注:非原始數據),1月19日午間《自然-生物技術》發表聲明將進行調查研究后再做下一步決定。緊接著,當天下午河北科技大學宣布和諾維信公司就NgAgo簽署合作協議,諾維信稱探索NgAgo在......



河北科技大學副教授韓春雨 圖片來自網絡

過去的一周,河北科技大學副教授韓春雨再一次成為生物學術圈的熱點。先是韓春雨提交新數據(編注:非原始數據),1月19日午間《自然-生物技術》發表聲明將進行調查研究后再做下一步決定。緊接著,當天下午河北科技大學宣布和諾維信公司就NgAgo簽署合作協議,諾維信稱探索NgAgo在生產酶的微生物表達系統中的作用。學術圈內,1月20日,韓國基礎科學研究所基因編輯中心金鎮洙(Jin-Soo Kim)團隊在預印本網站上發表NgAgo新論文,稱NgAgo不能切割DNA,只能切割RNA。

有讀者提出問題:密集的新聞動態背后,圍繞韓春雨NgAgo論文展開的爭議是否出現了“逆轉”?

在做出判斷之前,有4個焦點問題需要厘清,澎湃新聞(www.thepaper.cn)梳理如下:

焦點1:對韓春雨NgAgo論文的質疑是什么?

2016年5月2日,韓春雨課題組在《自然-生物技術》上發表NgAgo技術的論文。自去年7月起,關于NgAgo實驗無法重復的質疑聲漸起,并隨著前后發表在《蛋白質與細胞》、《自然-生物技術》的質疑性評論文章而達到高潮。直至今日,“實驗無法重復”仍然橫亙在NgAgo成為“基因剪刀”的路上。

針對NgAgo技術的質疑是限于特定范圍的,劃定范圍邊界的是韓春雨發表的NgAgo論文。在論文中,韓春雨報告稱,他在哺乳細胞系統中使用NgAgo技術,以DNA為向導,對DNA雙鏈進行了高效的切割。“哺乳細胞”、“高效”、“切割DNA”,這都是韓春雨的NgAgo論文必不可少的關鍵詞。沒有這些關鍵詞,NgAgo難以登上具有40多個影響因子的國際期刊《自然-生物技術》,沒有這些關鍵詞,NgAgo也不會引來全球實驗室對它的爭相試驗。

之所以這么說,是因為Ago蛋白酶具有基因編輯的潛力早在2014年便被荷蘭科學家約翰·范德歐斯特(John van der Oost)所證實,只不過Ago家族的酶大多需要在60攝氏度以上的環境中有活性,這意味著在哺乳細胞中沒有實用性,無法為人類所用。再者,第三代基因編輯技術CRISPR在實驗室的表現良好,如果一項技術不如CRISPR高效,這項技術也無法帶來突破。

總結:對韓春雨NgAgo論文的質疑,是按照論文中的實驗操作,無法實現在哺乳細胞中高效的基因編輯。

焦點2:基因敲低、RNA干擾,NgAgo的這些新發現和韓春雨論文的關系是什么?

對NgAgo蛋白酶的研究,沒有因為對韓春雨論文的可重復性質疑而終止。除基因編輯功能之外,國內外學者也在探究NgAgo的新特性。

如果將這些新特性作為韓春雨NgAgo論文的延伸,并不恰當。不管是南通大學和復旦大學發現NgAgo會使斑馬魚的特定基因敲低,還是韓國基礎科學研究所基因編輯中心金鎮洙發現NgAgo能切割RNA,他們都基于一個前提——否定了NgAgo能進行基因編輯,而這正是韓春雨在論文中的核心。

值得一提的是,在此前的媒體報道中,韓春雨否定了其論文結果是假陽性的可能。在論文中,他也貼出了聲稱NgAgo實現基因編輯的實驗結果圖,并稱在40多個基因位點上實現編輯。

基因編輯與基因敲低、RNA干擾看似接近,實則有著本質的區別。

從作用對象來說,基因編輯是對DNA“下手”,基因敲低、RNA干擾的目標物則是RNA。DNA是負責引導生物發育與生命機能運作的“司令”,但具體的生物功能都由蛋白質來執行。所以,DNA需要先轉錄成為RNA,再通過RNA翻譯成蛋白質。這個過程稱為基因表達,其中,RNA充當了中介的角色。

從作用效果來說,基因編輯從“質”上讓基因無法表達,完全改變基因的表達;而基因敲低、RNA干擾則只是從“量”上讓基因減少表達。

如果通過人為的方式,對RNA這個中介進行干擾,使得基因表達降低,只能完成一小部分的基因表達,讓蛋白質無法正常工作,我們就將這一現象稱為“基因敲低”。如果是對DNA這個發號“司令”進行變動,使得基因的序列發生變化,那是更高級別的干預,會完全改變基因表達,我們稱為“基因編輯”。

總結:與其說國內外學者的兩項研究為韓春雨的NgAgo論文背書,還不如說這兩項新研究是探索韓春雨NgAgo實驗無法重復的原因,進一步揭示NgAgo無法進行基因編輯的機制。

焦點3:Ago蛋白酶能切割RNA是首次發現嗎?

金鎮洙在預印本網站BioRxiv上發表NgAgo的最新論文,在否定NgAgo可作為基因編輯工具的同時,認為它在RNA干擾或者基因沉默(PTGS)上是有發展潛力的工具。因此,據《自然》雜志報道,金鎮洙已經提交了通過NgAgo來進行基因沉默的專利。

事實上,Ago家族的蛋白質可以用于RNA干擾并不是學術界新鮮事。在2005年和2016年,Ago家族中的AaAgo和MpAgo前后被發現能以DNA為向導,切割RNA。NgAgo便是Ago家族成員之一。

總結:Ago家族的蛋白質可以切割RNA并不新。

焦點4:與諾維信的合作是為韓春雨NgAgo實驗的可重復性背書嗎?

諾維信是工業酶制劑和微生物制劑的跨國龍頭企業,它在商業領域的地位讓這場合作變得引人注目。

但在核心的可重復性問題上,不管是河北科技大學還是諾維信,在對外的消息中都避而不提。

同時,值得注意的是,雙方的合作內容也與韓春雨論文中NgAgo的功能無關。河北科技大學說NgAgo在“真菌表達系統中已經展現出潛力”,諾維信聲明稱想要探索NgAgo在“生產酶的微生物表達系統”上的可能。但兩者和韓春雨論文中所稱“NgAgo在哺乳細胞中進行高效地基因編輯”是不同的概念。

根據諾維信2015年財報,家居護理占其33%的銷售比重,技術級酶及生物醫藥僅占7%。

有人猜測,諾維信以工業酶為專長,此番合作是為探索如何生產純化的NgAgo蛋白酶。澳大利亞大學約翰•克汀醫學研究中心的基因學家加埃唐•布爾焦(Gaetan Burgio)在接受《自然》采訪時提到,諾維信有一項用于基因沉默的RNA干擾技術,布爾焦推測諾維信與河北科技大學基因編輯技術研究中心可能是找到了一種更有效的方法來沉默基因。但依然,基因沉默和基因編輯是完全不同的兩碼事。

總結:如果諾維信不在NgAgo的基因編輯方面給出可重復依據,它在NgAgo上的合作并不會影響《自然-生物技術》在調查韓春雨NgAgo論文可重復性時的判斷。

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