讨论韩春雨基因编辑技术争议是否逆转,你得先弄清这四个问题

澎湃新闻记者 王盈颖

2017-01-24 09:36 来源:澎湃新闻

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河北科技大学副教授韩春雨 图片来自网络
过去的一周,河北科技大学副教授韩春雨再一次成为生物学术圈的热点。先是韩春雨提交新数据(编注:非原始数据),1月19日午间《自然-生物技术》发表声明将进行调查研究后再做下一步决定。紧接着,当天下午河北科技大学宣布和诺维信公司就NgAgo签署合作协议,诺维信称探索NgAgo在生产酶的微生物表达系统中的作用。学术圈内,1月20日,韩国基础科学研究所基因编辑中心金镇洙(Jin-Soo Kim)团队在预印本网站上发表NgAgo新论文,称NgAgo不能切割DNA,只能切割RNA。
有读者提出问题:密集的新闻动态背后,围绕韩春雨NgAgo论文展开的争议是否出现了“逆转”?
在做出判断之前,有4个焦点问题需要厘清,澎湃新闻(www.thepaper.cn)梳理如下:
焦点1:对韩春雨NgAgo论文的质疑是什么?
2016年5月2日,韩春雨课题组在《自然-生物技术》上发表NgAgo技术的论文。自去年7月起,关于NgAgo实验无法重复的质疑声渐起,并随着前后发表在《蛋白质与细胞》、《自然-生物技术》的质疑性评论文章而达到高潮。直至今日,“实验无法重复”仍然横亘在NgAgo成为“基因剪刀”的路上。
针对NgAgo技术的质疑是限于特定范围的,划定范围边界的是韩春雨发表的NgAgo论文。在论文中,韩春雨报告称,他在哺乳细胞系统中使用NgAgo技术,以DNA为向导,对DNA双链进行了高效的切割。“哺乳细胞”、“高效”、“切割DNA”,这都是韩春雨的NgAgo论文必不可少的关键词。没有这些关键词,NgAgo难以登上具有40多个影响因子的国际期刊《自然-生物技术》,没有这些关键词,NgAgo也不会引来全球实验室对它的争相试验。
之所以这么说,是因为Ago蛋白酶具有基因编辑的潜力早在2014年便被荷兰科学家约翰·范德欧斯特(John van der Oost)所证实,只不过Ago家族的酶大多需要在60摄氏度以上的环境中有活性,这意味着在哺乳细胞中没有实用性,无法为人类所用。再者,第三代基因编辑技术CRISPR在实验室的表现良好,如果一项技术不如CRISPR高效,这项技术也无法带来突破。
总结:对韩春雨NgAgo论文的质疑,是按照论文中的实验操作,无法实现在哺乳细胞中高效的基因编辑。
焦点2:基因敲低、RNA干扰,NgAgo的这些新发现和韩春雨论文的关系是什么?
对NgAgo蛋白酶的研究,没有因为对韩春雨论文的可重复性质疑而终止。除基因编辑功能之外,国内外学者也在探究NgAgo的新特性。
如果将这些新特性作为韩春雨NgAgo论文的延伸,并不恰当。不管是南通大学和复旦大学发现NgAgo会使斑马鱼的特定基因敲低,还是韩国基础科学研究所基因编辑中心金镇洙发现NgAgo能切割RNA,他们都基于一个前提——否定了NgAgo能进行基因编辑,而这正是韩春雨在论文中的核心。
值得一提的是,在此前的媒体报道中,韩春雨否定了其论文结果是假阳性的可能。在论文中,他也贴出了声称NgAgo实现基因编辑的实验结果图,并称在40多个基因位点上实现编辑。
基因编辑与基因敲低、RNA干扰看似接近,实则有着本质的区别。
从作用对象来说,基因编辑是对DNA“下手”,基因敲低、RNA干扰的目标物则是RNA。DNA是负责引导生物发育与生命机能运作的“司令”,但具体的生物功能都由蛋白质来执行。所以,DNA需要先转录成为RNA,再通过RNA翻译成蛋白质。这个过程称为基因表达,其中,RNA充当了中介的角色。
从作用效果来说,基因编辑从“质”上让基因无法表达,完全改变基因的表达;而基因敲低、RNA干扰则只是从“量”上让基因减少表达。
如果通过人为的方式,对RNA这个中介进行干扰,使得基因表达降低,只能完成一小部分的基因表达,让蛋白质无法正常工作,我们就将这一现象称为“基因敲低”。如果是对DNA这个发号“司令”进行变动,使得基因的序列发生变化,那是更高级别的干预,会完全改变基因表达,我们称为“基因编辑”。
总结:与其说国内外学者的两项研究为韩春雨的NgAgo论文背书,还不如说这两项新研究是探索韩春雨NgAgo实验无法重复的原因,进一步揭示NgAgo无法进行基因编辑的机制。
焦点3:Ago蛋白酶能切割RNA是首次发现吗?
金镇洙在预印本网站BioRxiv上发表NgAgo的最新论文,在否定NgAgo可作为基因编辑工具的同时,认为它在RNA干扰或者基因沉默(PTGS)上是有发展潜力的工具。因此,据《自然》杂志报道,金镇洙已经提交了通过NgAgo来进行基因沉默的专利。
事实上,Ago家族的蛋白质可以用于RNA干扰并不是学术界新鲜事。在2005年和2016年,Ago家族中的AaAgo和MpAgo前后被发现能以DNA为向导,切割RNA。NgAgo便是Ago家族成员之一。
总结:Ago家族的蛋白质可以切割RNA并不新。
焦点4:与诺维信的合作是为韩春雨NgAgo实验的可重复性背书吗?
诺维信是工业酶制剂和微生物制剂的跨国龙头企业,它在商业领域的地位让这场合作变得引人注目。
但在核心的可重复性问题上,不管是河北科技大学还是诺维信,在对外的消息中都避而不提。
同时,值得注意的是,双方的合作内容也与韩春雨论文中NgAgo的功能无关。河北科技大学说NgAgo在“真菌表达系统中已经展现出潜力”,诺维信声明称想要探索NgAgo在“生产酶的微生物表达系统”上的可能。但两者和韩春雨论文中所称“NgAgo在哺乳细胞中进行高效地基因编辑”是不同的概念。
根据诺维信2015年财报,家居护理占其33%的销售比重,技术级酶及生物医药仅占7%。
有人猜测,诺维信以工业酶为专长,此番合作是为探索如何生产纯化的NgAgo蛋白酶。澳大利亚大学约翰•克汀医学研究中心的基因学家加埃唐•布尔焦(Gaetan Burgio)在接受《自然》采访时提到,诺维信有一项用于基因沉默的RNA干扰技术,布尔焦推测诺维信与河北科技大学基因编辑技术研究中心可能是找到了一种更有效的方法来沉默基因。但依然,基因沉默和基因编辑是完全不同的两码事。
总结:如果诺维信不在NgAgo的基因编辑方面给出可重复依据,它在NgAgo上的合作并不会影响《自然-生物技术》在调查韩春雨NgAgo论文可重复性时的判断。
责任编辑:李跃群澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 韩春雨,基因编辑,NgAgo,诺维信,自然-生物技术,DNA,RNA,澎湃,澎湃新闻

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