打中靶心:基因编辑究竟是怎么回事?“上帝的手

作者:365bet体育投注

  近日,基因编辑婴儿“露露”和“娜娜”出生的消息成了全球瞩目的焦点。11月,中国南方科技大学生物系副教授贺建奎宣称,他和团队通过对婴儿胚胎细胞中的CCR5基因进行编辑,使她们在被植入母亲子宫前就获得抵抗艾滋病的能力。

  消息一经公布,便引起全球震动。不仅因为“基因编辑”技术风险未知,可能产生无法监控和治疗的遗传疾病;而且,在婴儿出生前就进行基因“改造”,这个行为本身,也是对人类伦理底线的挑战。这个缺口一旦打开,将对人类的存在,对社会的运转带来无法估量的严重后果,值得全社会反思。

  “我们的身体里流淌着祖先的血脉”,这“血脉”正是通过“基因”才遗传下来。我们的眼睛是棕是蓝,发色是黑是黄,脸型是长是圆……早在出生前就写在基因里了。那么,基因到底是什么呢?

  研究表明,人类的身体由约40-60万亿个细胞组成。这么多的细胞,最初都是由受精卵分裂而形成的。在每个细胞的细胞核里,存在着46条染色体(只有生殖细胞为23条)。这些染色体一半继承自父亲,一半继承自母亲,由呈双螺旋结构的DNA和五种蛋白质构成。在DNA长长的链条上,不同片段有不同的作用,有的片段决定脸型,有的片段决定眼睛大小……也有的片段,可能没有或者我们还不知道它有什么作用。那些“有作用”、有“功能性”的片段,就是我们所说的基因。

  人类所拥有的基因数量大约在两万个左右,正是这些基因决定了我们的身体构造和表现特征。不仅人类,其他生物的遗传规律也是如此,因此,改变基因,就可以改变生物的形态和特征;改变基因,就可以定向培育出符合人类需求的“物种”。

  日本NHK电视台编写的《基因魔剪》中提到了一种叫“荷兰乳牛”(Holstein)的牛种,这种牛体型巨大、性情温顺、反应迟缓、乳房十分发达,具有很大的产奶量,我们喝的牛奶很多都是来自于它。然而,理论上讲,垂着这么大的乳房,反应又迟缓,荷兰乳牛很难从奔跑速度极快的肉食动物嘴下逃生,那么,它是如何将自己的物种在残酷的生存竞争中保存下来的呢?

  其实,所谓“荷兰乳牛”,在自然界中本不存在。它的出现就是人类利用遗传规律“改造”生物特性的成功尝试。最开始,人类对野生牛种进行“驯化”,把牛饲养在围栏之中,并记录牛的产奶量。然后,将产奶量高的牛互相交配,并把这个过程不断重复。终于,“荷兰乳牛”这一理想的奶牛品种诞生了。不止是奶牛,许多以稳定食物供给为目的的生物品种都是经过类似的重复交配而获得的。比如:结穗多的水稻、精肉产出比例高的牲猪,等等……人类利用遗传规律,将生物特性从“自然选择”变为“人工选择”。

  然而,若是创造新品种,必须经过数百年的漫长岁月,这还是在杂交顺利的情况下。实际上,我们不一定在每次杂交中都能获得符合预期的品种。那么,能不能想办法在较短的时间内改良出理想的品种呢?一种方法就是直接在生物的基因上“动手脚”。

  在“基因编辑“技术出现之前,改变生物基因主要靠引导其“基因突变”,也就是说,使用辐射或化学物质作为突变原,破坏生物某个特定基因,让它无法起作用。据说通过这种方法,科学家曾创造出剩饭放冷后也不会变硬的水稻品种以及肉质非常肥厚的牡蛎。然而,这项技术要想获得成功十分依靠运气。因为,在数量上万的庞大基因之中,我们无法预测遭到破坏的会是哪个部分的基因,想要破坏目标基因,只能依靠偶然。而在绝大多数情况下,遭到破坏的都是非目标基因,所以研究者们只能不断重复相同的实验。

  这种情况下,如何能够精准破坏目标基因,准确“编辑”我们需要“改造”的那部分基因,就成了科学家们需要攻克的难题。这个难题的解决方案就是“基因编辑”技术。所谓“基因编辑”技术,能“以迄今为止最高的准确率,对指定基因进行破坏”。

  要精准“编辑”目标基因,至少需要包含两个步骤:首先要准确地“找到”这段基因,然后再将其“切除”,替换成我们所需的基因,或者让其自然修复。因此,用作“基因编辑”的“工具”就需要具备“向导+切断”的两个部分。

  大约在20年前,出现了第一代基因组编辑技术——ZFN(锌指核酸酶),经过设计的锌指蛋白可以在数万基因中找到目标基因并与之结合,而其上连接的内切酶就发挥类似剪刀的作用,将基因切断,使目标基因丧失作用。2010年左右,第二代基因编辑工具TALEN在读取效率和切除准确度上又有提升。但想要完成这种蛋白质的制备,必须具备极高的知识水平和技术能力。因此,2012年出现的第三代技术:CRISPR-Cas9,以其制备简单,精准度高的特点,迅速获得关注。

  前两代基因编辑都是以蛋白质作为向导,但CRISPR-Cas9用更加容易制备的RNA作为“向导”,用Cas9内切酶作为“剪刀”,操作过程简单了许多,定位更加精准,无需切断DNA的双链,仅切开单链就可以进行编辑,大大降低了染色体变异的风险。于是,“基因编辑”听上去变得像我们日常对文档进行“定位、剪切、粘贴”一样简单。

  通过基因编辑,科学家已经培育出“无角奶牛”,以后还有可能设计“功能牛”,直接将人体所需营养物“编辑”进动物体内。不仅如此,培育发芽后无毒的土豆,不易腐烂的西红柿,高产的水稻,“温顺”的金枪鱼……都已经在科学家的实验当中。这样看来,出现不会咬人的蚊子、不长象牙的大象、不长角的犀牛,以及见到独角兽,甚至复活那些已经绝灭的动植物是指日可待的事情了。

  既然如此,利用“基因编辑“技术消除“坏”基因不应该是一件好事情吗?为什么不仅我国120多位科学家联名谴责,国际上也不认可这个行为呢?

  浙江大学生命科学研究院教授王立铭,也是《上帝的手术刀:基因编辑简史》的作者表示,“基因编辑技术虽然在快速发展,却仍有很多根深蒂固的风险没有得到解决,其中最主要的就是“脱靶”的问题”,也就是在切除“坏”基因时连带破坏了正常的无关基因,导致出现“非常严重的、而且从原理上难以准确预计的遗传疾病风险”。除此之外,一个基因可能自身具有多种功能,基因被切除后,这段基因所具有的其他功能也会遭到破坏。

  由于未知的风险太大,科学家对在人体上直接进行基因编辑显得非常谨慎,除非好处远大于风险,否则不能以人作为实验对象。此前,的确有患艾滋病、血友病、白血病等严重遗传病的患者接受过基因治疗,并且看到了不错的效果。但这些基因修改全部都是针对已患病的患者,所被“修改”的基因也都是在体细胞内。也就是说,即使治疗出了什么问题,后果只针对个人,不会遗传给后代,也不会扩散给其他人。

  而此次对双胞胎的基因编辑,针对的是生殖细胞,如果出现问题,是会遗传给后代的。即使这两个孩子没有显示出异常,也不代表不存在未知的致病隐性基因遗传给后代。如果不对这两个孩子进行持续性监测,对她们的健康和对她们周围人的健康都是一种不负责任。365bet最新网址365bet最新网址而如果从小就让这两个孩子成长在被监测的环境中,让她们知道自己和其他孩子与众不同,是否会对孩子是心理健康产生影响呢?将来孩子步入社会,是否有人愿意与她们结婚?又是否应该允许她们与她人结婚呢?

  或许很多人觉得这个探讨过于严重,哪怕不经过人为编辑,人类基因也有产生突变的可能性,被修改的基因对人类存在本身的影响也不会有那么大,不必夸大其词。甚至,哪怕被编辑的基因出现什么问题,随着技术不断成熟,我们也可以用更先进的基因技术对其进行治疗和控制。

  那么,这样的考虑未免过于简单了。因为,基因编辑技术一旦突破了治疗边界,就可以按照个体意愿对人类进行“增强”,“定制婴儿”将会成为一种社会现象。孩子的性别、头发或眼睛的颜色都可以被选择,疾病可以被消除,再进一步,还可以帮孩子“加点儿分”。就算婴儿完全健康,也可以让孩子更漂亮一些,记忆力水平更高一些,性格更开朗一些……而且,如赫拉利在《未来简史》中假设的:“就算你不想对自己的孩子这么做,如果邻居都这么做了怎么办?难道要让孩子输在起跑线上吗?又如果,本国政府禁止对婴儿进行基因干预,但某个国家对此毫无限制,于是制造出许多了不起的天才、艺术家和运动员,遥遥领先于全世界,又该怎么办”?我们就像这样一小步一小步地走着,等到哪天,就会有孩子的基因类型名录来由父母选择。

  而能够选择基因,就意味着个人的基因信息将变成一种商品存在,基因信息也有可能出现泄漏或者被用于交易,还可能被当作评价标准。学校可能拒绝基因条件不够好的孩子,经过基因编辑的孩子可能会歧视“自然人”。有钱人能得到更好的基因编辑,365bet最新网址而这会造成更大的贫富差异。

  不仅如此,事实上,世界上很多国家对孩子的性别都有所偏好。我国很长时间以来是生男则喜,生女则忧;而加拿大人或墨西哥人则更偏爱生女孩。对于什么样的孩子是“优质”的标准,总是随着时代和地域变化而变化的,如果父母为孩子选择的“优势”基因不是孩子想要的呢?“基因编辑会不会破坏人类基因库的多样性?会不会让人类变得千篇一律,毫无特色?会不会塑造永恒的不平等”?这些都是我们需要提前思考的问题。

  基因技术的边界在哪里?使用规范是什么?出现问题应该如何问责?在这些问题没有想明白之前,技术进步越迅速,我们越需要警惕。因为魔鬼一旦从瓶子里放出来,它就不会再回去了。

  29日,国家卫生健康委员会、科学技术部、中国科学技术协会等三部门负责人接受新华社记者采访表示:此次事件性质极其恶劣,已要求有关单位暂停相关人员的科研活动,对违法违规行为坚决予以查处。 卫健委 对违法违规行为坚决予以查处 国家卫健委副主任曾益

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