基因編輯,我們離科幻世界有多遠

人對未知充滿恐懼,

又充滿好奇。

基因編輯,我們離科幻世界有多遠

文/本刊記者 朱玉芳

鄭厚峰,加拿大麥吉爾大學(McGill University)人類遺傳學博士後(2010--2014)。一直致力於複雜疾病易感基因的遺傳學研究,利用生物信息學手段對遺傳學大數據進行分析。

“一對基因經過修改的雙胞胎嬰兒已於11月健康誕生,基因編輯使她們將來可能具有天然抵抗艾滋病的能力。這是世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒,也意味著中國在基因編輯技術用於疾病預防領域實現歷史性突破。”

11月26日,一則來自中國深圳的科學家賀建奎的發言,激起了科學界、媒體甚至廣大人民群眾的爭議和討論,社交媒體的評論和點擊量以千萬計。

消息發佈不到半天,百餘名中國科學家聯名譴責“首例免疫艾滋病基因編輯”直接進行人體實驗,違反科學道德倫理。此次試驗“將會汙染人類基因池”的觀點引起了大眾的恐慌。

這項試驗讓人回想起,1987年第一個試管嬰兒的誕生就曾經引起軒然大波。許多人反對它,理由是它違反了自然進化的規律,違反了神的意志,也違反了社會倫理。但是今天,越來越多人接受了這種技術,這些嬰兒已經成為我們社會的一部分。

當這次試驗引發的軒然大波逐漸從輿論熱點退下來的時候,除了質疑和批評,一些更冷靜的思考浮出水面——基因改造是一項正在進行中的生物技術,未來的發展難以預知,恐怕只有時間能給我們答案。

為此,《中國青年》採訪了西湖大學“疾病與群體遺傳信息實驗室”負責人鄭厚峰教授。

基因編輯,我們離科幻世界有多遠

鄭厚峰

《中國青年》:基因編輯嬰兒出世,引發了社會的廣泛關注,什麼是基因編輯呢?

鄭厚峰:基因是人類的遺傳密碼,支持著生命的基本構造和性能,同時儲存著生物體的種族、血型等信息。基因很大程度上決定著生命健康,生物體的生、長、衰、病、老、死等一切生命現象都與基因有關。

基因編輯則是通過對基因的改變使生物體在這些生命現象上產生變化。常見的基因編輯有兩類:一是基因敲除:如果想使某個基因的功能喪失,可以在這個基因上產生雙鏈斷裂,DNA的修復過程中往往會產生DNA的插入或刪除,造成移碼突變,從而實現基因功能缺失,即敲除。這也是基因編輯技術中最早和最常見的應用。二是特異突變引入:如果想把某個特異的突變引入到基因組上,需要通過同源重組來實現,這時候要提供一個含有特異突變的同源模板。正常情況下同源重組效率非常低,而在這個基因位點產生的雙鏈斷裂會極大地提高重組效率,從而實現特異突變的引入。

簡單來說,通過基因編輯(敲除和突變引入)可以插入、刪除,或者特異性地修飾基因的序列片段,來達到改變遺傳密碼,進而改變生命過程的目的。

《中國青年》:此事一出,在技術層面和道德倫理層面,引發了學術界和公眾的討論,你怎麼理解這件事?

鄭厚峰:賀博士採用了一種名為CRISPR/CAS9的基因編輯技術使得嬰兒的一個基因產生了功能缺失來達到對HIV的抵抗。該技術是繼鋅指核酸內切酶(ZFN)、類轉錄激活因子效應物核酸酶(TALEN)之後出現的第三代基因組定點編輯技術。與前兩代技術相比,其成本低、製作簡便、快捷高效的優點,讓它迅速風靡於世界各地的實驗室,成為科研、醫療等領域的實用工具。CRISPR/CAS9技術被認為能夠在活細胞中最有效、最便捷地“編輯”任何基因。

基因編輯技術最大的問題就是“脫靶”效應,即編輯了本不該編輯的基因,目前的技術仍然無法保證完全不產生“脫靶”。其次,由於科學研究的侷限性,基因的功能遠遠沒有被完全解析,帶有目的性的基因編輯未必會收到預期的效果,敲除一個基因帶來積極效應的同時,也可能會產生無法預估的副作用。

簡單說就是改變的不是我們本來想改變的基因,後果很可能就是我們想達到的效果沒有達到,卻帶來了副作用,比如改變了其他有重要功能的基因而產生別的疾病。

這絕對是一件急功冒進,有違倫理的實驗。技術層面並沒有太多創新。因為一般有一定基礎的實驗室基本都能完成這項實驗。

《中國青年》:事件爆發的當天,許多人說這是改變人類歷史的一天,你認為這一試驗還有可能產生什麼後果?

鄭厚峰:這項技術2012年才出現,但絕對是變革性的技術,它像炸藥、核彈一樣,將是一把雙刃劍。利用的好,可以造福人類,利用不好,可以毀滅人類。所以它的歷史意義可能需要很長的時間才能確立。而且在不同的歷史時期,可能呈現不同的歷史意義。好的壞的,可能要等後人評說了。

事情鬧得越大,賀建奎越可能在歷史上留下痕跡。改變人類歷史的一天,很可能指賀建奎走出了科學家應該守住的這一步,之後可能會有越來越多的人效仿,那麼基因編輯的人類有可能真的出現。如果真的出現這樣的情況,人類的命運就會向未知方向發展。基因編輯到底會不會對人類基因池產生影響?也許通過自然選擇只會留下好突變?人類對未知和不可預測是害怕的。

《中國青年》:在科學研究中如何處理倫理問題?

鄭厚峰:科學家們都保留著自己的底線。就像克隆技術剛出現的時候,也引起很多討論,大家又害怕又敬畏。過去這麼多年,還沒有克隆人的出現,因為科學界不允許。

《中國青年》:你一直致力於複雜疾病易感基因的遺傳學研究,除了基因編輯,還有什麼去除基因突變遺傳疾病的方式?

鄭厚峰:對於單基因疾病,以前的做法是這樣,對於父母知道自己有某種遺傳病的,並做過基因檢測的,那麼可以在懷孕時期檢測胎兒的基因突變,如果帶有導致疾病的突變,可以提前預知,再決定是否要繼續妊娠。在多數情況下,父母開始不知道自己攜帶某種突變,在第一胎的時候出現了病兒,那麼可以像上面那樣指導他們去生二胎。

對於複雜疾病,現階段只能是預測和預防,但是預測的可靠性還需要更大數據量積累。

《中國青年》:你現在做的研究,是為了解決哪些與人類健康相關的問題?

鄭厚峰:我們西湖大學疾病與群體遺傳信息實驗室,主要致力於想解決兩方面問題。第一,成長與衰老,主要是關注青少年發育和老年骨質疏鬆。比如現在的一個博士生在做的課題是通過人工智能和基因組數據預測嬰兒成年後身高。第二,群體遺傳學。研究中國人群南北結構和中國人姓氏。

《中國青年》:消費級基因檢測市場規模逐漸擴大,為什麼人們現在如此積極地想要了解自己的基因信息?

鄭厚峰:人對未知充滿恐懼,又充滿好奇。消費級基因檢測在現階段還有一定的侷限性,第一,可能因為現在的數據積累還不夠;第二,人類對自己本身的瞭解也不夠,表現為在醫學上,大部分疾病病因還不明確。雖然如此,消費級基因檢測已經進入市場,這是好事,當市場大到一定程度,可以積累更多數據,打破現階段的侷限性。

《中國青年》:向大眾做基因科普有什麼意義?

鄭厚峰:基因現在越來越被大眾所接受,但其實大眾還並不瞭解。大眾有可能聽說過基因這個詞,有可能聽說過基因檢測,但是不知道,基因檢測其實分很多種類,基因檢測的解讀也是基於現階段的研究成果,所以還有一定的侷限性。我們實驗室的公眾號“基因姑娘GeneGirl”,也在做科普的嘗試。

《中國青年》:未來關於基因的研究會發展成什麼樣子?

鄭厚峰:我想未來每個出生的嬰兒應該會檢測自己的基因,基因數據有可能成為像身高體重一樣,作為人的量化數據的一部分。更可能像指紋一樣,作為身份信息的一部分。如果將來基因編輯嬰兒像試管嬰兒一樣,在監管機制下被社會倫理所接受,那麼真有可能出現基因編輯人類。這些離現在不近也不遠。未來社會的發展不可預知,但科學家該走好自己的每一步。

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