'「墨子沙龍」圓桌討論 | 見微知著:生命科學與量子物理的碰撞'

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「墨子沙龍」圓桌討論 | 見微知著:生命科學與量子物理的碰撞

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【墨子沙龍】圓桌問答_科普中國版_騰訊視頻

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陳宇翱(主持人):首先我們就基因編輯、幹細胞與醫學倫理進行交流,王立銘教授一直拋出來這個問題,另外兩位老師是什麼觀點?

章小清:我比較同意王立銘的觀點,如果濫用科學技術,後果可能會超出我們的想象。因為從目前來說,科學發展的驅動對人類的影響可能太大了。我們所關注的東西,會作為一種驅動力,不管是不是通過基因編輯或者通過其他科學技術,毫無疑問會左右整個發展的過程。一個細胞跟另外一個細胞的差別本來不是很大,我們人與人之間的差別也不是很大,但一個智商150的人和智商50的人,他在整個社會的表現形態上是截然不同的,一個人是極端聰明的,一個人是極端不聰明的,但是迴歸到自然屬性,你會發現不聰明的人,可能還有很多其他更優秀的優點,我們可能會忽略掉。所以有時候我們不能夠通過對於一個事情的片面理解,去片面地過度追求。但是如果是一件很明確的事情,是本著一種善意、一種治療、一種不得不去解決的問題,那麼我覺得這種技術是應該優先進行推廣的,這是我自己個人的一點思考。

仇子龍:我跟大家多講一個故事,老百姓可能知道賀建奎的事,你們知不知道2017年美國人跟韓國人,已經在人類細胞裡面很完美地修復了一個基因突變,人類胚胎沒有生出來,只保存了14天。美國人和韓國人的技術非常好,很完美地把一個先天性心臟病的基因突變修復了。這是2017年發表在國際頂級雜誌《自然》上的一篇學術刊文。我去年在韓國聽這個做基因編輯的科學家的報告時,我坐在底下從來沒有這麼震撼。

為什麼要做這個事呢?因為他修復了一個先天性心臟病的基因突變。我覺得特別感慨,之前我們在中山醫院,跟中山醫院心內科的醫生有合作,他們也碰到過這種基因突變的病人,但是目前來說基因編輯並不是最好的和唯一的方法。因為我們可以做產前的基因篩查,這種病是很嚴重的,一般都是家族性遺傳病,都知道父親得病了,爺爺奶奶有得病的,然後我們根據基因測序,能夠找到基因突變,能做產前基因診斷,能做輔助生殖。修基因不是唯一手段,可以做試管嬰兒,看哪個受精卵攜帶基因突變,哪個不攜帶基因突變,只挑不攜帶基因突變的,現在上海很多大醫院都能實現,這是一個常規技術。一個常規技術能夠很好完成的事情,為什麼還要做基因編輯?顯然他們想做更多的事情。比如說關於智商的、長得漂亮不漂亮的、或者肌肉強壯不強壯,這些不僅理論可行,實際也可行,有70%以上的可能性修復,以後可能性更大。大家覺得這個事情什麼時候被社會接受呢?以前當試管嬰兒剛出來的時候,並不被接受,宗教認為你憑什麼造人,上帝才能造人,後來覺得挺好,可以幫助不孕不育的人生孩子,人類的觀念也在變。但是人類什麼時候能接受基因編輯健康胚胎?這個是不知道的。大家必須一起來探討,這是我自己的一些觀點。

陳宇翱:說到突變,討論到近親結婚容易產生突變,是不是每個基因都很完美之後,一些自然的選擇會產生突變來阻止這件事情的發生,就是有一些我們可能還探測不到,或者沒有辦法控制的突變產生,這是一種自然選擇?

仇子龍:理論上我們現在所謂的罕見病,就像近親為什麼不能結婚。因為我們每個人確實攜帶很多隱性的遺傳疾病的位點,只要不近親結婚就沒事,機率很低的。比如交通事故,只要你不酒後駕車一般你不會出事,但是你只要開車,你仍然有十萬分之一別人來撞你。沒關係,我們生活的社會有風險,這個風險可以接受,不用去改變。但是如果是科學上,我是完美主義者,我特別有錢,我的孩子一定要完美。科學家你先幫我把序列測好,告訴我有什麼隱性的位點,你把隱性位點修好了,我要一個完美的孩子出來。可不可能呢?當然可能,但是我們會碰到更多的問題,出於科學家的常識,那樣肯定是不好的。所謂的突變,就像鐮刀形貧血,它好不好?當然現在是不好的,但是在幾百年前那就是好事,沒有突變,你就要死掉了。現在覺得攜帶這個基因突變不好,一百年以後誰知道?沒有人有這個遠見,能看一百年以後發生什麼事情,因為你過度追求完美,導致一百年以後你的家族比別人更脆弱,你願意那種事情發生嗎?

陳宇翱:我們下一個主題是“生命科學與量子物理的交叉”。我先簡單講一下,之前在墨子沙龍和其他老師也討論過,在我們看來現在各個領域,當你追本溯源,追究到底為什麼會產生這種情況的時候,當你去考慮個體的時候,不得不考慮量子效應。現在已經有一些交叉,我先問問看在各位的研究當中,目前有沒有到這個程度,或者說已經需要考慮到量子效應嗎?

王立銘:這個事我真有一些想法,我估計我們三個可能差不多,生物學研究還沒有到這個份上,我覺得歸根結底的一個限制是研究手段的限制,有時候只能研究群體效應,一群細胞或者一群個體,或者至少一群分子表現出來的某種行為。在這個時候量子效應可能即便有,也被淹沒在噪聲裡。我倒是相信這事確實存在,我之前看過一本書,就是薛定諤在1943年的《生命是什麼》的演講。當時1943年的時候,人們還不知道遺傳物質是什麼,大家只知道遺傳,還不知道DNA,更不知道雙螺旋,也不知道中心法則。但是他在那本書裡有一個章節就在討論,他覺得遺傳物質是什麼樣,經過了一系列分析,他覺得遺傳物質肯定特別小,因為照射伽瑪射線它就突變了,他肯定特別小。如果是一個巨大的東西,不可能照一點伽瑪射線就突變了,然後藏在細胞內部,又能編碼那麼多信息。他根據這些蛛絲馬跡猜測,決定基因突變的肯定有點量子事件,所有父母生孩子,包括所有細胞分裂的過程當中,會出現一些基因的微小變化,這個很可能是一個量子事件。我覺得他這麼說,更重要的原因是因為他是量子物理學家。但我覺得他這麼說原則上是有道理的,當你討論到一個分子的行為的時候,在細胞深處複製、分裂的時候,在這個尺度下,我覺得量子現象肯定是沒有辦法忽略的。我們現在雖然在研究大腦,但是更多的是研究成百上千的一大群的神經細胞,當然我們考慮到單個神經細胞的某一個接觸界面上發生了什麼具體的事,可能也要考慮到量子效應,但是我們的研究可能離那一步還有很遙遠的距離。

仇子龍:我們現在研究的手段非常有限,不是我們不能幹,是敵軍太狡猾。生命的現象非常複雜,而且坦白地說我認為在邏輯思維的方向,研究生物的不如研究物理和數學的。因為數學和物理世界的邏輯體系可以解釋,可以做推理。生物學家說我這個系統很複雜,所以我就不用這個事情。導致我們在分析處理理性體系的推導過程當中,我們沒有這個體系。

所以我覺得是手段有限,我希望一百年以後出現聰明人,告訴我們你們研究半天都是瞎搞,我們領域的優秀科學家經常感嘆,一輩子皓首窮經也搞不清楚一個生命現象,所以我們期待以後有這種物理級別的,也可能是量子物理,也可能是其他的,真正到生命底層去。量子物理是基本粒子的水平,生命是大分子的水平,大分子現在沒有這個理論。大分子水平什麼時候有這個理論,我就歡天喜地了。就不用忙半天了,忙於證明那些牛人的理論就可以

章小清:這是一個非常複雜的問題,類似於唯物和唯心。因為我做幹細胞,也做神經的、基因編輯的研究。在這裡面有時候我們老是想著追根溯源,就是把很多不理解的事情,最後落到物質的基礎上。在落的過程當中,是我們逐步探索的過程。其實我想任何東西最後都是可以落的,但是要落到哪個層面,這個是可以選擇的。有時候選擇在最細最細的層面是好的,因為它是回到事情最本質的層面。有時候可能沒有必要,像我們從太空當中看一個一個量子的時候,量子可能就是一個個的星球。在我們看個體的時候,量子其實就是一個個的細胞。我們把一個細胞作為宏觀的層面近距離看的時候,一個個量子,可能就是一個個生物大分子。在瞭解生物大分子的過程當中,就得回到小分子,小分子在回到更細更細的狀態再推下去。所以對於不同的事情來講,我們可能需要追溯的層面不一樣。有時候追的過細,就太偏重於西醫。有時候太宏觀,就太偏重於中醫。

所以我想在研究的最高境界,它一定是貫通的,我們從很小的點放大以後,才能把這個事情看得更加透徹。這兩者之間結合起來,我想可能不只是在我們討論的層面上,是在我們後面整個人才培養的模式上。大家知道現在高考,物理化學是可以選擇的,現在選物理的人越來越少,因為太難了。考分不高,所以我不如學點其他的。最近從整個教育的層面,現在有很多的措施,鼓勵大家選物理。所以我覺得物理要學好,我們可以穿透現象看本質。

陳宇翱:其實量子力學從1900年普朗克提出來以後,大概一百年的時間裡基本上還是對宏觀的觀測,對集體現象的直接運用。一直到最近二三十年,人們才開始操縱單個量子,反過來操縱多個量子,希望能夠得到更多的不一樣的計算能力,不一樣的手段,其實也是這個方向。

提問:CCR5在免疫學上是趨化因子,它對於抗炎通路、還有細胞遷移都有很大作用。對於艾滋病人,把它去掉了是有好處的,但對於正常人來說,它會造成什麼樣的影響? “CCR5對整個機體通路的影響”,我們有這方面研究嗎?或者以後在做基因編輯方面的研究時,會不會從通路全盤考慮,而不是說從一個點?

王立銘:這其實是個挺重要的問題,可以從幾個層面來說。首先我們知道人群當中有百分之幾的人天生CCR5基因缺陷,這群人總體活的還不錯,但是近年來有幾個報道在說CCR5基因其實有一些比較重要的功能,比如說缺陷這個基因,人就更容易得流感,被病毒感染之後,更容易有非常劇烈的反應,健康會受到很大的威脅,它對神經發育也有影響。所以這個基因除了與艾滋病有關之外,肯定還有其他的功能。要把一個人所有細胞裡的CCR5基因都破壞掉,肯定會導致一些預想不到的結果,這是第一個層面。

第二個層面,作為艾滋病患者來說,真正討論倫理這個詞的時候,它有很多內涵,比如宗教倫理、醫學倫理、生命倫理等等。我們具體說醫學倫理,從醫學倫理來說,一個操作對於病人的好處大於壞處,我們就應該可以考慮做。對於艾滋病患者來說,第一我們只換掉他身體內部分細胞的某一個基因,本來也不會影響到神經發育、對其他疾病的抵抗,所以相對來說壞處比較小。好處當然很大,可以幫他治療艾滋病。在個例的衡量裡面,我們做基因編輯肯定有合理性。包括我們用基因編輯的方式治療其他遺傳病,比如剛才子龍講到先天性心臟病,那可能也是有合理性的,因為帶來的好處很大,副作用相對來說可以控制在某些範圍之內,就是收益顯著大於風險我們就可以做。

真正有問題的是什麼呢?如果我們把剛才我說的基因治療的措施往前推一步,直接在健康的人身上修改基因,讓這個人可能獲取一些本來沒有的能力,比如讓他天生對艾滋病免疫。這個時候我們必須重新衡量一下收益和風險,收益不太大,因為他本來就沒病,相當於讓他獲得了一些額外的收益,這個收益很難說有沒有。因為他可能一輩子不會暴露在任何艾滋風險當中,那他的收益就是零,但是風險是很大的,因為可能破壞了他全身的基因,會導致一些難以預料的疾病,這個時候收益小於風險。這也是為什麼如果真有一天修改人類胚胎,引入某些我們想引入的基因變化,需要非常審慎才行。遠比在一個病人身上修改一部分身體細胞的基因要審慎的多的多才行,一個主要原因是,我們考慮收益和風險的時候,在這兩種情況下考慮的因素是不一樣的,這是我的一個想法。

提問:未來在人工智能領域,有沒有可能出現一種硅基——可以自我複製的類似於DNA的技術,使未來的人工智能可以像人類一樣自我複製下去?

章小清:我個人感覺,人工智能的複製在程序方面、智能方面是比較容易實現的。但是從生物學方面的複製,它幾乎是不可能的。因為所謂的智能,最後必須要通過物質的載體進行承載,人工智能的載體承載更多的是智能性、進化的屬性,是一種複製性或者學習的能力,這些都是可以的。但是它整個的繼承,必須停留在物質的基礎之上,可以通過各種各樣的東西創造這種物質,但是這種所謂的複製,跟我們人類的複製,還是有很大的不同。

仇子龍:我推薦你看一本書——《生命3.0》,你可以當成科幻小說讀。它講了一個硅基的生命。我同意章老師的意見。

提問:一個11歲的男孩兒發生車禍,動了顱腦手術以後導致他的嗅覺完全喪失。我們是不是可以通過基因編輯或者幹細胞注入等手段,使他的嗅覺重新恢復?

章小清:在這個問題上目前靠的比較近的科學研究,確實是幹細胞領域。因為我們嗅覺的感知在鼻腔最上面,神經是通過顱骨上很多的小孔,傳到我們腦子裡。受外傷的時候正好把這個神經弄斷了,所以聞不到味道。嗅覺的喪失雖然給我們的生活帶來很多困擾,但是它一定不屬於幹細胞臨床研究的首選病例。因為臨床研究從倫理角度來講,它一定是目前來說最迫切的,目前沒有其他任何辦法,而且給病人帶來生死攸關影響的研究。目前來說不管我們國家還是全球,我都沒有聽說過關於嗅神經再生的臨床研究。恐怕還要再等一段時間,等到幹細胞真正走上臨床以後,有可能這部分病例會被大家所納進來,這是我的一種瞭解。

仇子龍:我建議孩子可以到華山醫院腦外科拍一下腦部核磁共振,我們經常接觸神經外科的醫生,有各種各樣很奇怪的病例。因為嗅覺在人體裡面,有可能並不是實質性的損壞,而是大腦皮層某些區域的損壞,導致嗅覺不能產生。所以我建議仔細給他測嗅覺,看看核磁共振,看一下大腦整個嗅覺結構有沒有變化(當然這是神經外科醫生的範疇)。

提問:我國人類資源辦公室的流程,有些工作流程過於嚴苛,是否會影響我國科學家與外國科學家之間的國際合作?


仇子龍:之前因為有過這種例子,就是我們中國人本來說好的,是中國人跟國外科學家的合作,我們都跟國外的同行有很多合作,但是為什麼出了這個問題,是因為曾經有一個合作,他違反了當初的規定,然後國外拿著我們的數據就去發表了,完全違反了我們當初的約定,弄的我們很鬱悶。所以科技部有這麼一個人類遺傳資源管理辦公室,管理也很嚴苛。但是目前我相信對於正規的科研合作沒有明顯的負面作用,因為有什麼實驗真正是美國人能做我們不能做嗎?其實很少,沒有的。所以我們追求的是平等姿態的合作,對於我們來說他們的管理,我覺得嚴格也好,沒有影響到我們正常的科研交流。

章小清:目前來說我們還是偏薄弱一點,因為很多的遺傳信息作為公共數據庫的形式,都是在網上公佈的,全球所有的科學家都可以免費接觸。所以在這個裡面,相對來說是公平的。但是從另外一個角度來講,其實我們也要建立自己的公共數據庫,這個其實類似於有點卡脖子技術的意思,它也不是一個技術,它只是一個平臺。在目前來說如果我們過度依賴於國外的公共數據庫,有可能在某一天他不讓你使用的時候,會對我們整個科學研究帶來無比巨大的影響。所以在這裡面是雙方的,目前從科學角度來講是公平的,但是從平臺和管理的角度來講,需要每一個國家建立自己比較有特色的,或者是自己能夠掌控的公共數據資源,這可能對於我們來說是有利的。

提問:基因編輯治療的療效會不會遺傳到下一代?

仇子龍目前的基因療法都是針對本人的,不會遺傳到下一代。遺傳到下一代的是精子和卵子,我們現在所有的操作都是在血液裡面、全身的、大腦等等,不涉及生殖細胞,所以不會影響他的下一代。

提問:在基因編輯療法成熟之後,它的成本是否會降低?是否會利於普通的罕見病家庭更好地接受治療?


仇子龍:很尷尬地回答一下這個問題,現在美國上市的基因療法藥物,已經上市的意思就是有個價格可以賣了,它的價格是天價,幾十萬美元算便宜的。我說的那個剛出的藥物,它的定價是一百萬美元。咱們這麼看,第一,它真那麼貴嗎,藥物公司是不是要賺錢?第二,藥物公司說那麼貴不是沒有道理的,我花了很多錢研發。我這麼來看這個問題,我認為這是醫療市場的問題,在美國醫療市場,有保險公司買一部分單,它是有醫保的。問一個普通美國老百姓要一百萬美元,他也沒有啊,他為什麼能出的起這個錢呢?去年Biogen公司SMA的藥物賣了幾億美元,美國一般家庭拿不出幾十萬美元給這個孩子治病的,他肯定有保險,而且還cover的不少。所以換句話說,它在價格上沒有比傳統的藥物更便宜,但是它治的所有病都是傳統醫藥治不了的,沒有其他藥物可以替代。但是收多少錢,這是一個很好的問題,需要更多專家去研究,不是我本人的領域,我沒法多說。

關於“墨子沙龍”

墨子沙龍是由中國科學技術大學上海研究院主辦、上海市浦東新區科學技術協會及中國科大新創校友基金會協辦的公益性大型科普論壇。沙龍的科普對象為對科學有濃厚興趣、熱愛科普的普通民眾,力圖打造具有中學生學力便可以瞭解當下全球最尖端科學資訊的科普講壇。

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