定制婴儿的应用与限制

王晓冰

人类基因组计划完成之后，大量基因研究结果显示，目前发现的人类单基因遗传疾病有7000多种，其中已经明确致病基因的有4000多种。大部分单基因遗传疾病具有致死性、致残性或致畸性，除部分可以治疗外，多数至今尚无有效治疗手段。显然，患遗传病的人也有组成家庭和生育后代的权利，而孕育健康的后代是他们最大的心愿。为了满足他们的心愿，就需要定制或设计健康的后代。

定制婴儿是一个不太全面的说法，其本质是针对那些不孕不育而且有遗传病的夫妇而量身定做，孕育一个没有疾病的健康孩子的技术或手段。定制婴儿目前是用全基因组测序技术对体外受精胚胎进行遗传学诊断，选择一个健康的胚胎植入母亲体内孕育，最后分娩出健康的孩子。

检测基因的技术

定制婴儿的原理如同选种育种一样，需要对受精卵或胚胎进行基因和基因组检测，以确认受精卵是健康的，然后才能植入母体进行孕育。检测基因和基因组有多种方式，其中有两种主要方式：一是胚胎植入前遗传学诊断（PGD），二是胚胎植入前遗传学筛查（PGS）。

胚胎植入前遗传学诊断是检测几个基因的突变，即检测与遗传病相关的基因，也就是基因检测。胚胎植入前遗传学筛查是检查整个染色体，也就是全基因组测序。

人类的基因组约有30亿对碱基，因此全基因组测序需要有高效的方法才能快速和全面检测基因组中哪些基因是正常的，哪些基因是异常的，从而选择正常的胚胎植入母体进行孕育。同时，全基因组测序还需要结合其他方法，如多聚酶链反应（PCR），才能做到对基因组的全面和准确测序。

现在，研究人员创造了一种更先进和有效的全基因组测序方法，即多重退火环状循环扩增法，是利用对全基因组扩增进行检测。

研究人员通过这种方法检测胚胎的基因组，已经为一些夫妇定制了健康婴儿，避免了把遗传病遗传给后代。

让后代不再耳聋

2013年，山东的一对夫妻带着5岁的孩子来到北京解放军总医院（301医院）就诊，他们的听力完全正常，但孩子患有先天性耳聋，夫妻俩百思不得其解。通过检查发现，原来夫妻均是常染色体隐性基因携带者，他们都携带了SLC26A4突变基因，使得他们的孩子成为先天性耳聋患者，孩子只能植入人工耳蜗才有听力。

后来，夫妻二人希望再生育一名健康的后代，但是，由于他们都带有耳聋的突变基因，生育的后代中有25%的概率为耳聋患者，风险极高。如果自然孕育，再生下一名耳聋孩子怎么办？在这样的忧虑下，夫妻俩只好暂时打消了自然怀孕的念头。

欣慰的是，他们后来知道301医院的戴朴教授团队在耳聋基因的胚胎植入前遗传学诊断中有办法排除含有致病基因的胚胎，能筛选出正常的胚胎植入母体孕育，从而获得健康的后代。于是夫妻再次到301医院求医。

戴朴团队所采用的基因组检测技术就是多重退火环状循环扩增法。他们提取这对夫妇的生殖细胞进行人工受精，共获得17个胚胎，在体外培养至第5天，每个胚胎选取3～5个囊胚滋养层细胞进行多重退火环状循环扩增法检测，最后选择了2个优质健康胚胎成功植入母体并孕育。2015年12月10日，一对健康的双胞胎在301医院诞生。经新生儿听力筛查及脐带血基因检查，证明两个孩子是听力正常的健康宝宝。

通过文献查阅发现，这是全球范围利用多重退火环状循环扩增法检测为携带有耳聋致病基因的夫妻定制的第一对健康孩子。利用这一技术，301医院的戴朴团队又为一对来自河北唐山农村的夫妻定制了一名健康的孩子。这对夫妻10年前生下一个患有先天性耳聋的女儿，由于经济困难，没有条件给孩子做人工耳蜗手术，孩子一直靠助听器生活。但是，他们更渴望有一个健康的宝宝。后来他们也有两次自然怀孕，但产前诊断都表明腹中的孩子带有耳聋基因，生下来都会耳聋，也因此都做了引产，是在怀孕将近6个月时进行的，给他们带来极大的痛苦。

现在，301医院研究团队已经让这对夫妇中的妻子怀上一个健康的孩子。产前诊断证明腹中的孩子只携带一个与他父亲一样的致病基因，但不会出现耳聋症状。2016年，这个家庭将诞生一个听力正常的健康新生儿。

避免遗传性多发性骨软骨瘤孩子出生

有一种遗传病称为遗传性多发性骨软骨瘤，尽管这样的患者不多，但一旦患有这种疾病并结婚生子，就有可能把疾病遗传给孩子。现在，患这种病的一名男性从小时候开始每隔一段时间骨头上就长一个瘤子，这种疾病是由一个基因发生单碱基杂合缺失导致。这名男子已结婚，妻子健康无病。两人希望生育一个健康的后代，但是，如果自然怀孕，两人的后代会有50%的概率患病。如果能对其胚胎进行多重退火环状循环扩增法测序，找到没有致病基因的健康胚胎并植入妻子子宫孕育，他们就会获得健康的后代。

夫妻二人于2013年5月来到北医三院生殖医学中心就诊，期望通过胚胎基因诊断，帮助他们挑选正常胚胎，不要让自己的孩子也患上同样的疾病。多重退火环状循环扩增法的本质是，对单细胞全基因组均匀放大进行检测。

研究人员采用夫妻二人的生殖细胞进行体外受精，获得了18枚质量好的胚胎。随后研究人员利用显微操作技术从中获得极少量细胞，再采用多重退火环状循环扩增法，将这些极少量胚胎细胞中的DNA均匀扩增上百万倍，从而满足基因分析的需求。研究人员再结合多聚酶链反应技术和高通量测序技术，经过低深度测序，同时观察到全部染色体数目及结构是否异常，实现了准确的、单位点的关键基因检测。

最终研究人员选取了18枚胚胎中3枚既不包含致病位点又不包含新发现的突变位点，同时染色体正常的胚胎。2013年12月29日，研究人员把3枚胚胎中质量最好的1枚移植到患病男子的妻子的子宫内，胚胎成功着床，发育正常。在胚胎发育初期，又进行羊水细胞基因检测，表明染色体正常，并且不含遗传性多发性骨软骨瘤遗传病基因。2014年9月19日，一名健康的婴儿顺利娩出，婴儿体重4030克，身长53厘米。随后的脐血基因检测再次证实，婴儿不含致病基因位点。

《暮光之城》和吸血鬼

现在，多重退火环状循环扩增法检测基因组还能让外貌像吸血鬼一样的病人获得健康的后代。有一种疾病称为少汗型外胚层发育不良症（又称先天性外胚层发育不良综合征），是一类相对常见的遗传性综合性疾病，此类患者由于种种症状而使外貌像吸血鬼一样。

先天性外胚层发育不良综合征发病率为十万分之一，常见于男性，因为该病虽然也存在常染色体显性或隐性遗传，但较为罕见，多以X染色体连锁隐性方式遗传。这种病的患者汗腺缺少、皮肤干燥少汗、体温调节障碍、不能耐受高温、身体易发热。先天性外胚层发育不良综合征还有其他症状，如皮肤干燥，皱纹多，头发干枯稀少，眉毛睫毛稀疏，指趾甲发育不良（钙化不良、不完整或缺失），掌跖过度角化。

患者的前额突出，鼻梁塌陷（俗称鞍鼻），嘴唇外翻，眼周口周色素沉积，面下1/3短，面型苍老。更重要的是，该病患者的乳牙或恒牙先天性缺失，有的是单个牙缺失，也有的是多个牙缺失和全部牙缺失;缺牙区牙槽嵴常常发育不良，表现为低平、尖锐;余留的牙多为锥形牙，牙间隙大;唾液腺可同样由于发育不良致唾液减少、黏膜干燥。

先天性外胚层发育不良综合征患者也有其他表现，如泪腺发育障碍、视光敏感、视力下降、听力障碍、慢性鼻炎、鼻咽横纹肌肉瘤、唇腭裂、吞咽困难、发音困难、免疫功能下降、呼吸道感染、身材矮小、乳房发育不良等。

这些面部特征让患者很像影视屏幕上的吸血鬼。美国作家斯蒂芬妮·梅尔写了一部恐怖但是浪漫的小说《暮光之城》，该小说被拍成电影，描写的是高中学生贝拉与青春帅气的吸血鬼爱德华的浪漫爱情故事。现实中的英国男孩乔治和西蒙兄弟患有先天性外胚层发育不良综合征，他们的脸色灰白，不能暴露在阳光下并且长有尖利的牙齿，这使得他们看起来酷似“吸血鬼”。而且他们也不能进行任何运动，因为呼吸急促会导致他们昏迷。由此，兄弟俩备受同学嘲笑，但是由于《暮光之城》系列电影的走红，他们的吸血鬼外形很受同学的欢迎。

不过，患病是一件痛苦的事，能避免这种病遗传给后代才是治本的方法。现在，利用多重退火环状循环扩增法可以让患有这种病的夫妇生育健康的后代。该病的致病基因在X染色体上，是隐性基因。如果生男孩，患病概率是50%;如果生女孩则不会发病，但有50%的概率携带这种致病基因。

现在，中国有一对夫妇，妻子携带先天性外胚层发育不良综合征致病基因，但丈夫的基因正常。他们已经有了一个遗传了这种疾病的儿子，无头发、无汗腺、无牙齿，智力水平较低，也影响到肢体活动，不能站立，需要专人照顾。为此，夫妇求助于北医三院生殖医学中心，希望能再孕育一个健康的孩子。研究人员采用多重退火环状循环扩增法进行基因筛选，选出一个染色体正常且不含致病基因的胚胎并移植到妻子的子宫孕育。2014年11月30日，一名健康、漂亮的不会患先天性外胚层发育不良综合征的女婴诞生。

显然，这就是定制婴儿的成果。此外，运用这一技术，还可以定制出不会患脊肌萎缩症的后代。一对夫妇双方都携带脊肌萎缩症致病基因，他们想要孩子，又担心把疾病遗传给孩子，也求助于北医三院生殖医学中心。通过多重退火环状循环扩增法进行基因筛选，研究人员帮他们筛选了一个健康的胚胎进行孕育，2016年就会有一个健康的孩子诞生。

定制婴儿的扩大

定制婴儿不仅可以让那些有遗传病的夫妇获得健康的孩子，而且，现在定制婴儿也扩大到有明显癌症遗传的夫妻，可以通过定制婴儿让他们的孩子去除癌症基因，在未来不患癌症。

例如，视网膜母细胞瘤是儿童最常见的原发性眼癌，也是儿童第三位最常见的癌症。由于这一癌症有明确的基因突变，因此具有一定的遗传性，即在童年曾患过这种癌症的夫妻如果生育孩子，很可能把视网膜母细胞瘤遗传给后代。对视网膜母细胞瘤患者基因组研究发现，约35%～40%的患者的生殖系存在RB1基因突变，这也是导致后代极容易发生癌症的主要原因。

但是，如果能通过胚胎植入前遗传学诊断技术对胚胎进行基因筛选，以排除患病基因，把没有致癌基因的胚胎植入妻子的子宫进行孕育，就可以生育健康的后代。这种定制的婴儿也即是无癌婴儿。现在，中国中信湘雅生殖与遗传专科医院的医护人员已经能定制这样的无癌婴儿了。

一对夫妻结婚后希望生育孩子，但是丈夫担心生下的孩子可能会患癌，因为丈夫在两岁时患视网膜母细胞瘤而摘除了病变的右眼。检查也证实了丈夫的担心不无道理，因为对其进行基因检测时确认，他的RB1基因在9号外显子上存在一个缺失突变，导致蛋白编码错误，有造成后代恶性肿瘤高发的风险。

这个基因位于人类染色体13q14位置的RB1。原来它是一个抑癌基因，但时常会因多种原因发生突变并失活，这一基因失活后极可能导致视网膜母细胞瘤。对此，医院采用辅助生殖技术与PGD技术相结合，把丈夫的精子与妻子的卵子进行体外受精获得多个胚胎，然后进行筛查，把不存在视网膜母细胞瘤突变基因的健康胚胎移植入妻子的子宫孕育。

2015年3月，这对夫妻获得了一名健康的孩子。虽然研究人员不能百分之百地担保未来这名孩子不会患视网膜母细胞瘤，但是由于清除了致病基因，孩子未来患这种癌症的概率已大幅降低。

所以，定制婴儿也可以扩展到对有癌症遗传基因的家庭定制无癌宝宝。例如，对遗传性胃癌、肾癌、胰腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌及视网膜母细胞瘤等肿瘤疾病开展生殖前遗传诊断和筛查，让那些携带有这些癌症基因的夫妇定制健康的后代。

定制婴儿的界限

目前的定制婴儿会受到多种条件限制，主要的限制是，只是局限于那些查明有遗传性疾病的夫妇，因此，这种定制婴儿只是治疗疾病的手段，而非对人类自然生殖的革新或取代人类自然生殖。第二种限制是，这类定制基本只限于夫妻范围，而非转基因。也就是说，黑人想要生育金发碧眼的婴儿是不可能的，因为受技术和伦理限制，不能转入欧美人为金发碧眼编码的基因。

但是，定制婴儿往前走一步，就可能让界线不太分明。例如，通过全基因组测序技术进行的胚胎植入前遗传学诊断是查出有遗传疾病基因，从而排除致病基因，让一个家庭获得健康的孩子。

但是，从胚胎植入前遗传学诊断还可以向前推进到胚胎植入前遗传学筛查，让那些不孕和有自然流产史的女性能怀孕，并能产下没有先天畸形，也不会有智力低下与发育迟缓的孩子。遗传学诊断与遗传学筛查只是“诊断”与“筛查”一个词的区别，但筛查中却包含了优生的因素，因为通过筛查可以让含有更优秀基因的胚胎孕育，从而获得更为聪明和健康的后代。

此外，定制婴儿也有可能向更高级的方向发展。未来如果一对夫妻点名要一个金发碧眼的、女孩要像梦露一样漂亮、男孩要像爱因斯坦一样聪明、在体格上要像施瓦辛格一样健壮、在速度上要像博尔特跑100米一样快的后代，这样的定制是否可能实现呢？

目前，对于这类定制除了技术的限制外，还有伦理的制约。因此，一般的家庭或生育能力正常的夫妻要定制天才婴儿的做法会遭到社会伦理的反对和法律的限制。

【责任编辑】张田勘