Kinas CRISPR-bebisar: Läs exklusiva utdrag från den osynliga originalforskningen

Fotocollage av människor som kommenterar Ms Tech

Tidigare i år skickade en källa oss en kopia av ett opublicerat manuskript som beskriver skapandet av de första genredigerade bebisarna, födda förra året i Kina. Idag gör vi utdrag av det manuskriptet offentligt för första gången.

Med titeln Birth of Twins After Genome Editing for HIV Resistance, och 4 699 ord lång, skrevs den fortfarande opublicerade artikeln av He Jiankui, den kinesiske biofysikern som skapade de redigerade tvillingflickorna. Ett andra manuskript som vi också fick diskuterar laboratorieforskning på mänskliga och djur embryon.

Även i detta paket

• Varför tidningen om CRISPR-bebisarna förblev hemlig så länge

• Åsikt: Vi behöver veta vad som hände med CRISPR-tvillingarna Lulu och Nana

Metadata i filerna vi skickade indikerar att de två utkasten till papper redigerades av He i slutet av november 2018 och verkar vara vad han ursprungligen skickade in för publicering. Andra versioner, inklusive ett kombinerat manuskript, kan också finnas. Efter övervägande av minst två prestigefyllda tidskrifter, Nature och JAMA, förblir hans forskning opublicerad.

Texten i tvillingpapperen är fylld av omfattande påståenden om ett medicinskt genombrott som kan kontrollera hiv-epidemin. Den hävdar framgång - ett ord som används mer än en gång - med att använda en ny terapi för att göra flickorna resistenta mot hiv. Ändå gör det överraskande lite försök att bevisa att tvillingarna verkligen är resistenta mot viruset. Och texten ignorerar till stor del data på andra ställen i tidningen som tyder på att redigeringen gick fel.

Vi delade de opublicerade manuskripten med fyra experter – en juridisk forskare, en IVF-läkare, en embryolog och en genredigeringsspecialist – och bad dem om deras reaktioner. Deras åsikter var fördömliga. Bland dem: nyckelpåståenden som han och hans team gjorde stöds inte av data; bebisarnas föräldrar kan ha varit under press att gå med på att gå med i experimentet; de förmodade medicinska fördelarna är i bästa fall tveksamma; och forskarna gick vidare med att skapa levande människor innan de till fullo förstod effekterna av de redigeringar de hade gjort.

Eftersom dessa dokument relaterar till en av de viktigaste frågorna av allmänt intresse genom tiderna – förmågan att förändra mänsklig arv med hjälp av teknik – presenterar vi här utdrag ur tvillingmanuskriptet, tillsammans med några av experternas kommentarer, och förklarar de frågor de väcker. . Utdragen är i den ordning som de förekommer i tidningen.

För att förstå varför manuskripten har förblivit opublicerade hittills, läs den medföljande artikeln om Hes försök att få in dem i vetenskapliga tidskrifter. För att göra deras innehåll offentligt, läs texten av Kiran Musunuru, en genredigeringsspecialist vid University of Pennsylvania, som hävdar att kinesiska data visar att genredigering för reproduktion är osäker och för tidigt.

1. Varför är inte läkarna bland tidningens författare?

Manuskriptet börjar med en lista över författarna — 10 av dem, de flesta från He Jiankuis labb vid Southern University of Science and Technology, men även Hua Bai, chef för ett AIDS-stödnätverk, som hjälpte till att rekrytera par, och Michael Deem, en amerikansk biofysiker vars roll granskas av Rice University. (Hans advokat tidigare sagt Deem gick aldrig med på att skicka in manuskriptet och försökte ta bort sitt namn från det.)

Det är ett litet antal personer för ett så betydelsefullt projekt, och en anledning är att några namn saknas - särskilt fertilitetsläkarna som behandlade patienterna och obstetrikern som födde barnen. Att dölja dem kan vara ett försök att dölja patienternas identiteter. Men det gör också oklart om dessa läkare förstod att de hjälpte till att skapa de första genredigerade bebisarna.

För vissa uppstår omedelbart frågan om manuskriptet är trovärdigt.

— Hank Greely , professor i juridik, Stanford University: Vi har inga, eller nästan inga, oberoende bevis för något som rapporterats i denna tidning. Även om jag tror att bebisarna förmodligen var DNA-redigerade och föddes, finns det väldigt lite bevis för det. Med tanke på omständigheterna i det här fallet är jag inte villig att ge He Jiankui den vanliga presumtionen för ärlighet.

2. Forskarnas egna data stöder inte deras huvudsakliga påståenden

Sammanfattningen, eller sammanfattningen, anger syftet med projektet – att skapa människor som är resistenta mot HIV – och de viktigaste resultaten. Det står att teamet framgångsrikt kunde reproducera en känd mutation i en gen som kallas CCR5 . Den lilla andelen människor födda naturligt med denna mutation, känd som CCR5 delta 32 , kan vara immun mot infektion av HIV.

Men sammanfattningen går långt utöver vad uppgifterna i tidningen kan säkerhetskopiera. Specifikt, som vi kommer att se senare, reproducerade laget faktiskt inte den kända mutationen. Snarare skapade de nya mutationer, som kan leda till HIV-resistens men kanske inte. De kollade aldrig för att se, enligt tidningen.

— Fjodor Urnov , genomredigeringsforskare, Innovative Genomics Institute, University of California, Berkeley: Påståendet att de har reproducerat den utbredda CCR5-varianten är en uppenbar felaktig framställning av de faktiska uppgifterna och kan bara beskrivas med en term: en medveten lögn. Studien visar att forskargruppen istället misslyckades med att reproducera den förekommande CCR5-varianten. Påståendet att embryoredigering kommer att hjälpa miljoner är lika delar vanföreställningar och upprörande, och liknar att säga att 1969 års månpromenad ger hopp till miljontals människor som vill leva på månen.

—Rita Vassena , vetenskaplig chef, Eugin Group: När jag närmade mig detta dokument hoppades jag på ett reflekterande och medvetet förhållningssätt till genredigering i mänskliga embryon. Tyvärr läser det mer som ett experiment på jakt efter ett syfte, ett försök att hitta en försvarbar anledning att till varje pris använda CRISPR/Cas9-teknologi i mänskliga embryon, snarare än ett samvetsgrant, noggrant genomtänkt, stegvis tillvägagångssätt för att redigera det mänskliga genomet för kommande generationer. Som den nuvarande vetenskapliga konsensus indikerar är användningen av CRISPR/Cas9 i mänskliga embryon som är avsedda att ge upphov till en graviditet, i detta skede, omotiverad och onödig, och bör inte eftersträvas.

3. Genredigerande embryon kommer inte att få hiv under kontroll, särskilt i de värst drabbade länderna

Slutet på abstraktet och början av huvudtexten är där författarna motiverar sin forskning. De föreslår att genredigerande spädbarn kan rädda miljontals människor från HIV-infektion. Våra kommentatorer kallar detta påstående befängt och löjligt och påpekar att även om CRISPR-metoden fungerar för att skapa människor som är hiv-resistenta, är det osannolikt att det är praktiskt på platser där hiv frodas, som i södra delen av Afrika.

—Rita Vassena : Detta arbete ger föga skäl för redigering och efterföljande överföring av mänskliga embryon för att generera en graviditet. Tanken att redigeringshärledda embryon en dag kan kunna kontrollera hiv-epidemin, som författarna hävdar, är absurd. Folkhälsoinitiativ, utbildning och utbredd tillgång till antivirala läkemedel har visat sig kontrollera hiv-epidemin.

– Hank Greely : Att detta är ett rimligt sätt att kontrollera hiv-epidemin verkar löjligt. Om alla barn i världen fick denna variation (utöver det osannolika), skulle det börja påverka HIV-infektion avsevärt om 20 till 30 år, då vi borde ha mycket bättre metoder för att hejda epidemin – såväl som befintliga metoder som har avsevärt, om inte tillräckligt, bromsade den. Ökningen på 64 % av infektioner i Kina (om sant) kommer från en mycket låg bas. Kina har en betydligt lägre andel av hiv-infektioner än västländer. Situationen i vissa utvecklingsländer är fortfarande allvarligare. Men att detta högteknologiska svar sannolikt kommer att vara till hjälp i dessa länder är inte rimligt.

4. Föräldrarna kan ha velat delta av fel anledningar

I motsats till vissa tolkningar var poängen med att använda CRISPR på bebisarnas DNA inte att hindra dem från att få hiv från sin far, som var infekterad. Som tidningen beskriver uppnåddes detta genom tvättning av spermier, en väletablerad teknik. Istället var syftet med redigeringen att ge barnen immunitet mot hiv senare i livet. Experimentet gav alltså inte tydliga, omedelbara medicinska fördelar för varken föräldrarna eller barnen. Varför kom paret överens? En anledning kan ha varit att överhuvudtaget få tillgång till fertilitetsbehandling.

—Rita Vassena : Jag tycker att det är oroande att maken i paret erbjöd denna experimentella genomredigering var positiv till HIV-infektion, eftersom man kan föreställa sig den onödiga känslomässiga pressen på paret att samtycka till ett förfarande som inte erbjuder någon förbättring för patienten och deras barns hälsa, men som bär på en potentiell risk för negativa konsekvenser. Det är värt att komma ihåg att HIV-infektion inte överförs genom generationer som en genetisk sjukdom; embryot behöver fånga infektionen. Av denna anledning kan förebyggande åtgärder som att kontrollera patientens virusmängd med lämpliga läkemedel och noggrann hantering av könscellerna under IVF, mycket effektivt undvika smitta. Nuvarande assisterad reproduktionsteknik säkerställer säker fortplantning för HIV-positiva män och kvinnor, och undviker både horisontell (mellan partners) och vertikal (mellan förälder och embryo/foster) överföring, vilket gör redigering av embryon onödig i dessa fall. Faktum är att paret i experimentet genomgick sådana ART-procedurer, som i detta fall består av en förlängd tvätt av sperma för att avlägsna all sädesvätska, som kan hysa HIV. Förlängd spermietvättning har använts i nästan två decennier i IVF-laboratorier över hela världen och hos tusentals patienter; enligt vår och andras erfarenhet är det säkert för både föräldrar och deras framtida barn och innebär inte invasiv manipulation av embryon.

— Jeanne O'Brien , reproduktiv endokrinolog, Shady Grove Fertility: Att vara hiv-positiv i Kina medför ett betydande socialt stigma. Trots intensiva familje- och samhälleliga skyldigheter att skaffa barn har hiv-positiva patienter ingen tillgång till behandling för infertilitet. Det sociala sammanhang som den kliniska studien genomfördes i är problematisk och den riktade sig till en utsatt patientgrupp. Gav studien en genetisk behandling för ett socialt problem? Var detta par fritt från otillbörligt tvång?

5. Genredigeringarna var inte desamma som mutationerna som ger naturlig HIV-resistens

Här beskriver forskarna de förändringar som CRISPR faktiskt gjorde på tvillingarna. De tog bort några celler från IVF-embryona för att titta på deras DNA, och fann att redigeringar syftade till att inaktivera CCR5 genen hade verkligen fått fäste.

Men även om de förväntar sig att dessa redigeringar ska ge HIV-resistens genom att omintetgöra genens aktivitet, kan de inte veta säkert, eftersom redigeringarna är liknande men inte identiska med CCR5 delta 32 , mutationen som uppstår i naturen. Dessutom hade bara ett av embryona redigeringar på båda kopiorna av CCR5 gen (en från varje förälder); den andra hade bara en redigerad, vilket i bästa fall gav partiell HIV-resistens.

– Hank Greely : Framgångsrikt är osäkert här. Inget av embryona fick den 32-basparsdeletion till CCR5 som är känd hos miljontals människor. Istället fick embryona/eventuella bebisar nya variationer, vars effekter inte är tydliga. Vad betyder partiell resistens mot hiv? Hur partiellt? Och var det tillräckligt för att motivera överföring av embryot, med en CCR5-gen som aldrig tidigare setts hos människor, till en livmoder för eventuell födsel?

6. Det kan ha varit andra, oönskade CRISPR-redigeringar

CRISPR är inte ett perfekt verktyg. Att försöka redigera en gen kan ibland skapa andra, oavsiktliga förändringar någon annanstans i genomet. Här diskuterar teamet sitt sökande efter sådana oönskade redigeringar, kallade off-target-mutationer, och säger att de bara hittade en.

Sökandet var dock ofullständigt, och manuskriptet nämner också en nyckelpunkt: alla celler som forskarna tog från embryon i ett tidigt skede för att testa bidrog därför faktiskt inte till tvillingarnas kroppar. De återstående cellerna, de som skulle föröka sig och växa till tvillingar, kunde också ha haft effekter utanför målet, men det skulle inte ha funnits något sätt att veta det innan graviditeten påbörjades.

— Fjodor Urnov : En grov felaktig framställning av de faktiska uppgifterna som återigen bara kan beskrivas som en uppenbar lögn. Det är tekniskt omöjligt att avgöra om ett redigerat embryo inte visade några mutationer utanför målet utan att förstöra det embryot genom att inspektera var och en av dess celler. Detta är ett nyckelproblem för hela embryoredigeringsområdet, ett som författarna sopar under mattan här.

7. Läkarna som behandlade paret kanske inte visste vad som pågick

Rapportering från en mängd olika nyhetskanaler, inklusive Wall Street Journal , har anklagat att Hes team lurade läkare genom att byta blodprov och att inte alla visste att de var inblandade i att skapa genredigerade barn. Om det är sant, är det ett problem, eftersom det är läkarnas plikt att göra det som är i patientens bästa.

— Jeanne O'Brien : IVF-proceduren som beskrivs följer samma steg och tidslinje oavsett om CRISPR används för genomredigering eller inte. De kinesiska läkarna som utförde IVF kan ha varit omedvetna om faderns hiv-status eller att embryona var genetiskt modifierade. He Jiankui skulle bara ha behövt en villig embryolog för att injicera CRISPR vid inseminationstillfället. Hans kommentarer får det att verka som om läkarna som utförde IVF inte var inblandade i det efterföljande beslutet om vilka embryon som skulle väljas för överföring. Detta är en väckarklocka till läkare som är involverade i IVF: vetenskapen och tekniken kommer att fortsätta att utvecklas, och desperata par med infertilitet kan förbise det okända eller tro att tekniken är bevisad säker. När vi, infertilitetsläkare, medvetet överför ett embryo med könslinjeredigering, bekräftar vi i huvudsak säkerheten för modifieringen för föräldrarna och det framtida barnet. Går det någonsin att veta det?

8. Manuskriptet ger en felaktig bild av när bebisarna föddes

Vid det här laget har flera mediarapporter och personer som är bekanta med forskningen konstaterat att tvillingarna föddes i oktober, inte i november. Varför inkluderade hans team ett falskt datum? Det kan ha varit för att skydda patienternas och deras tvillingars anonymitet. I ett land lika stort som Kina kan det födas mer än tiotusen uppsättningar tvillingar varje månad. Det förfalskade datumet kan ha varit ett försök att göra deras återidentifiering ännu svårare.

9. Det är inte klart om det fanns en korrekt etikprövning

Uppsatsen innehåller en ovanligt kort diskussion om etik. Det säger att forskningsplanen registrerades hos China Clinical Trial Registry, men i själva verket skedde den offentliga registreringen först efter att tvillingarna föddes.

– Hank Greely : Registrerad när? Svaret är den 8 november 2018, efter förlossningarna och mycket kort innan de tillkännagavs, och förmodligen för att öka publiceringspotentialen. Detta var inte en normal registrering. Kanske fanns det ett etiskt godkännande – även om sjukhuset har förnekat det. Vem talar sanning? Inte säker på att vi någonsin kommer att veta. Frasen vi fick höra om en omfattande etikprövning är inte särskilt kraftfullt bevis. Artikeln diskuterar inte heller det kinesiska förbudet mot assisterad befruktning för hiv-positiva föräldrar. Det har rapporterats att han lät andra män låtsas vara de tilltänkta fäderna för de erforderliga HIV-testerna. Artikeln säger inte detta. Det förefaller mig troligt att det är sant – och fördömande. Om det är sant betyder det att han lurade den kinesiska regleringsprocessen.

10. Forskarna testade inte om HIV-immuniteten fungerade innan de skapade levande människor

Här beskriver det kinesiska teamet sin plan för att samla in blod från tvillingarna för att se om deras redigerade celler verkligen motstår HIV. Det är något de kunde ha försökt lära sig i förväg innan de skapade tjejerna. Innan de överförde embryona kunde de ha hållit dem frysta medan de gjorde identiska redigeringar i laboratorieceller och testade effekterna av HIV på dessa celler.

— Fjodor Urnov : Detta uttalande bevisar att forskargruppen satte sina intressen över de hos paret som donerade embryona och deras blivande barn. Det finns noll bevis i manuskriptet som stöder den väsentliga förväntningen att de nya formerna av CCR5 skulle vara HIV-skyddande. Det var viktigt att ha fastställt det innan embryona implanterades. De kunde ha gjort det med en känd analys: införa samma redigeringar i immunsystemets celler i laboratoriet och sedan infektera dem med HIV. Endast de celler som har HIV-skyddande varianter av CCR5 överlever. Forskargruppen valde att inte göra den analysen. Istället gjorde de barn av embryon som hade former av CCR5 med helt osäker funktionell inverkan. Hade forskarna bråttom? Brydde de sig helt enkelt inte? Oavsett förklaring gränsar detta grova brott mot elementära normer för etik och forskning till det kriminella.

11. En amerikansk nobelist kan ha hjälpt honom att motivera sitt experiment

Artikelns slutsats innehåller en oväntad utvikning som ger en helt ny motivering för forskningen, en som kopplar projektet till hjärtat av hiv-epidemin i Afrika. Det är att många oinfekterade barn till afrikanska mödrar med HIV lider av ett syndrom som kallas HEU som gör dem mer mottagliga för en mängd olika barnsjukdomar. Författarna säger att genomredigering kan vara en ny strategi mot HEU.

Det finns inga bevis för denna idé, men det finns några ledtrådar om var han fick den. I en email han skickade den 22 november till Craig Mello, en biolog vid University of Massachusetts som vid den tiden var rådgivare till ett av hans företag. Han tackade Mello för förslag på ämnet och bifogade i sitt mejl samma stycke ovan.

Betyder det att Mello, en vinnare av 2006 års Nobelpris i medicin, bidrog med en nyckelidé till tidningen? Mello var berättade om tvillingarna projekterar tidigt, men säger genom en talesman att han aldrig gav honom råd om hur man skriver tidningen. Enligt Hes e-postmeddelande var dock all sådan interaktion avsedd att förbli okända. Återigen, jag kommer inte att berätta för folk att du vet vad som händer här, skrev han till Mello.

12. Projektet hade andra anhängare, men en del nyckelinformation saknas

Manuskriptet avslutas med att tacka en lista över personer som, enligt He, gett honom direkt feedback på utkast till textversioner eller andra råd. Som ett erkännande för att ha redigerat texten namnger han Mark Dewitt, en forskare vid University of California. Dewitt svarade inte på mejl men gav tidigare ett beskrivning av sin roll , och sa att han hade varnat för projektet. William Hurlbut, en etiker på Stanford, säger att han gav etiska råd till He men att han inte visste att den kinesiska vetenskapsmannen hade skapat barn.

Han tackar också W.R. Twink Allen, en hästreproduktionsspecialist i Storbritannien, och Allens engångsstudent Jin Zhang, även känd som John Zhang, som nu är chef för New Hope Fertility Center i New York, ett av de största i USA. Enligt rapporterar , planerade Zhang tillsammans med He sent förra året att öppna en medicinsk turismverksamhet för genredigerade spädbarn.

Av dessa namn är det bara Allens som inte tidigare har citerats i samband med CRISPR-babyforskningen. Allen svarade inte på försök att kontakta honom via e-post. Zhang, som har inte kommit om sin roll, berättade att han inte var bekant med manuskriptet. Jag har aldrig sett den, berättade han i oktober.

Den version av tvillingmanuskriptet vi har saknar två kritiskt viktiga avslöjanden som vanligtvis finns i vetenskapliga artiklar. För det första ger den ingen information om vem som finansierat projektet eller vilka ekonomiska intressen författarna har av resultatet. Det saknas också ett avsnitt där varje författares vetenskapliga bidrag beskrivs i detalj. Det betyder att texten inte uttryckligen beskriver rollen för den enda icke-kinesiske författaren, Michael Deem från Rice University i Texas. Karaktären av Deems roll – särskilt all praktisk involvering med patienterna – kan avgöra påföljder som Deem, eller hans universitet, kan möta. Deems advokater svarade inte på frågor, inklusive en begäran om kopior av hans tidigare uttalanden, som försökte minimera hans roll i forskningen. Rice säger att dess utredning pågår.

13. Forskarna ignorerade bevis för att genredigeringarna inte var enhetliga

I data bifogade tidningen, i det så kallade tilläggsmaterialet, finns tabeller som Han tidigare visat offentligt. Den visar kromatogram, eller avläsningen av DNA-sekvenserna som finns i tvillingarnas embryon och födelsevävnader (navelsträngen och moderkakan) när hans team försökte mäta vilken redigering som hade hänt med CCR5 gen.

Vissa observatörer, inklusive Musunuru i vår medföljande op-ed, säger att dessa data tydligt visar att embryona är mosaik, vilket betyder att olika celler i embryot redigerades olika. Han säger att närvaron av flera redigeringar är synlig i kromatogrammen, där flera distinkta avläsningar registreras i överlappande signaler vid en given DNA-position.

Innebörden av uppgifterna är att tvillingarnas kroppar kan vara sammansatta av celler redigerade på olika sätt, eller inte alls. Det, Musunuru påpekar, betyder att bara några av deras celler kan ha den HIV-resistenta genredigeringen; det betyder också att vissa kan ha oupptäckta 'off-target'-redigeringar, vilket potentiellt kan orsaka hälsoproblem. Problemet med mosaik var väl känt för Han från hans experiment på djurembryon. Ett av forskningsprojektets mysterier är varför han valde att gå vidare med embryon om de var bristfälliga på detta sätt.

I sitt manuskript löser han inte mysteriet. Det står bara, CCR5-genen var djupsekvenserad för alla prover för att undersöka mosaiken i genredigering. Det finns ingen tolkning av vad som hittades, och ingen erkännande av att data verkar visa mosaicism eller att det är ett problem.

— Fjodor Urnov : De borde ha jobbat och jobbat och jobbat tills de minskade mosaicismen till så nära noll som möjligt. Detta misslyckades totalt. De gick framåt i alla fall.

Dölj