不久前,《自然》雜志剛剛公布了2018年科技領(lǐng)域的十大影響力人物。其中,制造了世界首例基因編輯嬰兒的賀建奎教授以“CRISPR獨走者”(CRISPR Rogue)的名號赫然上榜。在這一事件中,科學(xué)界的態(tài)度是一致的:CRISPR技術(shù)不應(yīng)用在健康嬰兒的基因改造上,我們絕不能支持這樣缺乏監(jiān)管、有違科研倫理的臨床試驗。
然而隨之而來的社會討論中有許多值得商榷的觀點,其中之一是:基因編輯技術(shù)就是一種轉(zhuǎn)基因技術(shù),因此轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)和基因編輯嬰兒的制造都一樣,是“壞”的技術(shù)應(yīng)用。
這個類比有明顯的邏輯錯誤,毫無道理。簡單來說,基因編輯技術(shù)確實可以用來進行轉(zhuǎn)基因操作,但是操作對象是決定試驗倫理的關(guān)鍵所在——在動植物中可以反復(fù)試錯和修改的操作,在人體試驗中必須符合高得多的安全標準。
因此,我們應(yīng)該反對賀建奎這種有悖倫理和存在風險的基因編輯嬰兒試驗,但是不必以此為出發(fā)點質(zhì)疑已有大量研究基礎(chǔ)的正規(guī)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性。
CRISPR:能瞄準的瑞士軍 刀
其實,基因編輯與其說是一種技術(shù),不如說是一個目標。生物體的基因組中包含著成千上萬個指導(dǎo)各種生命過程的基因,從上世紀90年代的人類基因組計劃開始,生物學(xué)領(lǐng)域的一大夢想就是能讀懂基因組的運作方式。而了解的最終目的之一,就是改造——對基因組的特定修改,也就是基因編輯,在動植物中可以改變性狀,為我們所用;而在人體自身,則是治療疾病的希望。
這次被用于臨床試驗的CRISPR-Cas9技術(shù),正是時下應(yīng)用廣泛的一種實現(xiàn)基因編輯的手段。CRISPR的全稱是“規(guī)律間隔成簇短回文重復(fù)序列”,這些DNA片段相當于“入侵者”噬菌體在細菌自己資料庫里的“備案”,當有過備案的噬菌體再次進入細菌體內(nèi)時,從這個CRISPR資料庫里按照備案打印出的“通緝照”——向?qū)NA,就能引導(dǎo)著帶有DNA剪切功能的Cas9蛋白,把噬菌體的基因組切斷,將“入侵行動”消滅在萌芽中。
根據(jù)這個原理,我們只要把CRISPR資料庫中針對噬菌體的“備案”換成其他物種的DNA序列,不就能“指哪打哪”了嗎?相較于之前的基因編輯技術(shù)而言,利用CRISPR對DNA進行“打靶”實在是好用太多了:它成本低廉,設(shè)計簡單,又快又準,而且可以一次剪切多個位點(同時引入多條“引導(dǎo)RNA”)。自從2012-2013年在微生物和模式動物中成功實現(xiàn)后,CRISPR已經(jīng)成為了很多生物實驗室的日常標配。
雖然在細菌體內(nèi)只是一種防御武器,但在分子生物學(xué)家的手中,CRISPR變成了一把帶瞄準系統(tǒng)的多功能“瑞士軍 刀”:比如在剪切目標位點的同時引入一段供體DNA序列,可以實現(xiàn)把這段序列插入目標位點——這其實就是轉(zhuǎn)基因。所以說,CRISPR-Cas9系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基因編輯的目的,其中一個應(yīng)用就是轉(zhuǎn)基因。
轉(zhuǎn)基因操作是指使用載體將外源基因整合入生物體自身的基因組,從而在轉(zhuǎn)基因生物體內(nèi)表達特定的蛋白產(chǎn)物,比如在玉米中表達抗蟲的Bt蛋白。注意,這里只說了“整合入”,并沒說要整合到基因組上的哪個位置。相比較于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因操作來說,CRISPR其實是更加優(yōu)秀的——可以更精準地把基因轉(zhuǎn)入基因組上的特定位置。
除了轉(zhuǎn)入外源基因,CRISPR還可用于基因敲除,它在農(nóng)業(yè)中也用處多多,比如中國研制成功的低鎘水稻,就是用CRISPR“剪掉”了水稻基因組中負責吸收鎘元素的基因,哪怕在鎘污染地區(qū)也能種出不吸收鎘、含鎘量低于安全值的大米。
雖然如此優(yōu)秀,CRISPR卻也并非百分之百地精準:“脫靶”效應(yīng)在CRISPR應(yīng)用中一直是研究者關(guān)心的問題。在剪切、修飾目標位點的同時,“向?qū)NA”在基因組中其它區(qū)域的不精確匹配也會導(dǎo)致一些“計劃外”的修飾,對其它基因組區(qū)域進行了剪切、插入等等反應(yīng)。目前,提高CRISPR系統(tǒng)的修飾精準性,減少“脫靶”,是基因編輯領(lǐng)域的一大熱門。
轉(zhuǎn)基因研發(fā):用實驗事實說話的安全性
CRISPR的“脫靶”和傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因操作的隨機插入一樣,有可能會破壞基因組中一些不該被破壞的基因。因此,要得到一個符合我們生產(chǎn)生活需求的轉(zhuǎn)基因物種,“轉(zhuǎn)基因操作”只是第一步。把基因“送進去”之后,研究者需要通過各種檢測來確認很多事情:基因是否成功整合進了基因組?整合到了基因組的什么地方?整合后的基因,有沒有活性,能不能指導(dǎo)合成我們想要的產(chǎn)物?這個外源基因的產(chǎn)物,結(jié)構(gòu)是否正確,功能是否正常?轉(zhuǎn)基因后的糧食/禽畜,吃了有沒有問題?等等……
在操作對象是糧食作物、家禽家畜時,這并不是什么大問題——我們有源源不斷的實驗對象用來進行各種測試:分析基因產(chǎn)物,與天然作物/產(chǎn)品進行對比,喂食實驗動物觀察不良反應(yīng)等等。一次轉(zhuǎn)基因操作不成功,我們還可以放棄失敗的測試對象重頭再來,直到制造出符合我們期望的轉(zhuǎn)基因物種——更有營養(yǎng)、抗性更好、有害物質(zhì)含量更少、產(chǎn)量更高、更好吃/好用、不會污染環(huán)境/影響生態(tài)等等。無論是在轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)源地美國,還是在我國、歐洲等地區(qū),各種轉(zhuǎn)基因物種和產(chǎn)品都要經(jīng)歷嚴格的審查過程,用科學(xué)的實驗設(shè)計來驗證產(chǎn)品對人體沒有危害。
事實上,基因編輯和轉(zhuǎn)基因操作本質(zhì)上是對基因組進行了修改,生物學(xué)上屬于基因組中的變異;而無論是自然的演化過程還是傳統(tǒng)的雜交育種、人工選育,也都是試圖保留基因組中產(chǎn)生的、導(dǎo)致優(yōu)良性狀的變異。有了完善的監(jiān)管體系,無論是轉(zhuǎn)基因物種還是基因編輯作物,都不會比傳統(tǒng)雜交作物的危險性更大,理性接受是完全沒問題的。
人體基因編輯:星辰大海的路,得一步一步走
那么,基因編輯嬰兒的問題在哪兒呢?相信你已經(jīng)想到了——很簡單,人不能隨便拿來做實驗。一種新開發(fā)出的藥物,在被證明對人體足夠安全之前,是不能隨便給人(尤其是健康人)吃的。目的是治療或者預(yù)防疾病的基因編輯也是一樣:在人體中進行基因操作之前,我們必須用其它的實驗手段改進技術(shù),充分證明我們能以的把握避免副作用,獲得成功。這里的對比非常顯而易見:研發(fā)轉(zhuǎn)基因動植物時,一次差錯意味著科研人員需要進行下一次嘗試;而用基因編輯治病時,一次差錯就是對一個人類個體的生命威脅,當然應(yīng)該慎之又慎。
反觀這次基因編輯試驗,很多方面違反了這種科研和醫(yī)學(xué)倫理**:這個試驗設(shè)計的倫理審查顯然并不完善,沒有業(yè)內(nèi)專家參與審核;對于被編輯嬰兒的監(jiān)護人,也就是應(yīng)該簽署知情同意書的父母,他們是否得到了足夠客觀的背景介紹也不得而知;試驗的目標并沒有選擇其他方法難以治愈的疑難雜癥,而是本可以通過各種成熟手段預(yù)防的HIV傳染;最重要的是,前面說到的脫靶等技術(shù)風險問題還沒有得到足夠的改善,兩個原本能夠健康降生的嬰兒沒必要也不應(yīng)該承擔這些風險。
事實上,基因編輯目前并不是沒有在人體中的成功應(yīng)用。例如2017年經(jīng)由美國食品及藥品監(jiān)督管理局(FDA)審批的CAR-T療法,通過在體外編輯患者自己的免疫T細胞,往基因組里轉(zhuǎn)入了特定的基因,讓這些細胞能夠表達識別癌細胞的“抗原受體”蛋白質(zhì),同時在識別出癌細胞后能激發(fā)免疫反應(yīng),對癌細胞“定點清除”。
這樣的基因編輯操作建立在以治療別無他法的重大疾病為目的,得到患者的知情,并在專門的醫(yī)療機構(gòu)由專業(yè)人員實施的基礎(chǔ)上,編輯操作只涉及患者體細胞,不會把改造過的基因遺傳給后代。這樣規(guī)范的基因編輯操作有望挽救成千上萬絕癥患者的生命,也是利用基因編輯治病救人的成功一步??梢钥闯?,我們不能因噎廢食——優(yōu)秀的技術(shù),需要合理的利用來實現(xiàn)其價值。
無論是基因編輯還是轉(zhuǎn)基因,使用這些技術(shù)為人類制造吃穿用度也好,為人類治病也好,最起碼的底線都是不能增加對任何人生命健康權(quán)的危害。合理監(jiān)管和經(jīng)過嚴格測試的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品達到了這個標準,而這一次的基因編輯嬰兒試驗,無論從結(jié)果來看還是從試驗過程來看,都沒有能夠保證“不危害健康”這個底線,在合理的監(jiān)管體系下絕不該發(fā)生。
現(xiàn)在,我們只能寄希望于被編輯的兩個女嬰并無健康問題,過上正常的生活;對人體基因編輯,需要加以合理而嚴格的監(jiān)管;而面對層層把關(guān)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)副產(chǎn)品,則完全可以以科學(xué)理性的態(tài)度接受。
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