基因编辑与我们的未来_苏夜阳

xmzk.xinmin.cn94健　康HEALTH　　若有一天，医生告诉你孩子发展的起跑线不在上哪家幼儿园，甚至不在胎教，而在于你和你的伴侣如何编辑你们的受精卵遗传物质，你会作何想？你觉得这会是一个好主意吗？你会有什么担心吗？撰稿｜苏夜阳基因编辑与我们的未来文则是想邀请读者一同参与此番热闹而严肃的讨论。因为将CRISPR技术用于人类生殖细胞遗传信息改造，影响的将是我们每一个意欲繁衍后代的个体。作为技术的潜在使用者，普通人也需要关心：我们愿意科学家们发展这一技术吗？谁来监管其使用情况呢？有一天，我们会不会被它绑架而不得不用这一技术呢？对这些问题，上述专家和我们一样，都没有非黑即白的回答，也无力代替社会作答。反之，作为社会成员，对这些问题的思考和参与讨论，不仅关乎我们及后代的切身利益，也是一份沉甸甸的责任。基因手术刀　　在讨论这篇学术文章何以引爆全球讨论之前，让我们简单回顾一下CRISPR-Cas9基因编辑技术的原理及其应用前景。　　CRISPR-Cas系统是科学家近年发现并得到迅速推广和应用的基因剪辑系统。CRISPR-Cas复合体最早在细菌中发现。当噬菌体DNA等入侵细菌后，CRISPR-Cas系统会检测外来DNA并自我合成一段与外来DNA互补的spacer序列加入CRISPR间区序列，用于对外来DNA定位、切割，消灭入侵者。“设计婴儿”引发的讨论一篇论文，点燃全球生命科学界的激烈讨论和国内外媒体的高度关注，于我国学者来说，或许还是第一次。　　这篇由中山大学黄军就等学者发表的论文，题为《CRISPR-Cas9介导的基因编辑在人类三原核胚胎中的应用》，于4月18日发表在开放存取期刊《蛋白和细胞》上。后者由我国高等教育出版社、中国科学院北京生命科学研究院、中国生物物理学会创刊于2010年。文章在线发表后第四天，科学界最有影响力的期刊之一《自然》的新闻组以《中国科学家遗传改造人类胚胎》为题深入报道了此篇文章的发表及意义。紧接着，包括《纽约时报》、《华盛顿邮报》、《英国独立报》、《连线杂志》等都撰文关注此事。国内较受欢迎的科学类微信公众号《赛先生》也率先发表评论文章，加入了这场国际讨论。　　科学家是不是应该将CRISPR技术用于人类生殖细胞改造？这个问题是争论的焦点。各方从技术成熟度、安全性、有效性，以及人类生殖细胞改造对人类未来及人类社会可能产生的影响等角度，摆出了不同观点，给出了不同答案。　　然而，参与此番讨论的大多是以科学家、伦理学家、基金会、杂志社等为代表的业内专家。笔者撰健　康HEALTHxmzk.xinmin.cn　95　　证实这一机制后，科学家很快想到运用CRISPR-Cas定向切割DNA的能力，把它设计成为DNA编辑工具，对宿主DNA进行编辑、改造。科学家对目前研究比较透彻的Cas9蛋白进行改造，制作可以进入真核细胞细胞核的CRISPR-Cas9载体。　　近年来，高通量测序技术帮助科学家读出了许多生物的基因组信息，有了CRISPR-Cas9这把基因编辑手术刀和合成生物学技术，科学家们可以人工合成与所感兴趣的DNA序列互补的spacer序列，加到CRISPR-Cas9系统中，定向剪切真核细胞DNA。剪切后，科学家可以通过观察被剪切序列如何影响细胞功能，研究被剪切DNA序列的作用；还可以引入新的DNA序列，代替被剪切的DNA，更新遗传信息、引入新功能。　　编辑工作不仅可以在单个细胞中深入研究细胞发育机制，也可以在干细胞系、动植物中开展，设计用于药物筛选的细胞株、临床前研究的动物模型、改良动植物性状等。因此，在基础研究、药物研发、临床研究、现代农业、环境保护等方面都有广阔的应用前景。　　在临床研究领域，基因编辑技术是基因治疗的关键技术之一。基因治疗——消除“坏”基因，甚至用“好”基因代替“坏”基因——是科学家长期努力的方向。尽管基因“好”、“坏”并不是科学的说法，但在遗传疾病的研究中，已发现上千种由单基因变异引发的疾病，常见的复杂疾病也多受遗传因素影响。虽然对遗传因素和环境因素在疾病发生、发展及治疗过程中的相互作用的研究仍处起步阶段，但改变疾病的遗传因素是遗传病治疗的一个明确方向。在CRISPR-Cas9技术出现之前，科学家已发展了锌指核酸酶（ZFN）、转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）等技术用于基因治疗的研究。CRISPR-Cas9为科学家提供了另一简便、高效的基因编辑工具，自2013年证实可应用于人类细胞编辑，即被寄予厚望。中国科学家做了什么？　　中山大学生命科学大学院的黄军就副教授及其团队在人类胚胎细胞中使用CRISPR-Cas9尝试对地中海贫血基因进行剪切与替换。这是首次发表的利用CRISPR-Cas9技术对人类胚胎细胞进行基因编辑的文章。与以往在细胞或细胞系中进行编辑的研究工作不同，本次研究使用了人类胚胎。　　这个胚胎可以被看做是“理论上的胚胎”，因为它由两个精子与卵子结合生成三原核胚胎，发育过程受多染色体影响，无法正常发育。这个技术未来应用是在人类胚胎形成阶段，对受精卵DNA进行改造，繁育“健康”的后代。可以想象，若对人胚中的地贫基因改造成功，通过辅助生殖、植入前胚胎检测等，可以筛选不带地贫基因的“健康”胚胎植入母体，孕育“健康”的后代。　　然而，这样一个科学假设，却面临很多技术难题，以及很多人关注的宗教、伦理、社会等问题。黄军就等的试验使用了86个三原核胚胎，引入CRISPR-Cas9系统进行编辑后，71个存活下来。在随后的研究中，研究者对54个三原核胚胎的外显子进行测序后发现，CRISPR-Cas9仅在28个三原核胚胎中进行了有效剪切。更严重的问题是出现了大量“脱靶”剪切。这种对非目标区域的剪切会给宿主DNA带来无法预测的不稳定性，影响其后代基因的复制与表达，进而影响个体活性及功能。因此，黄军就等在文章的讨论及后续报道中强调，本次研究的意义在于使用CRISPR-Cas9系统对人类胚胎编辑进行尝试，但技术稳定性和安全性的评估表示对人类胚胎开展编辑工作为时尚早，离真正的临床应用还非常遥远。　　国际学术界和媒体的讨论中，大家对此次尝试的科学意义，尤其是证实技术安全性存在问题的主要结论，已达成共识。但对是否应该继续开展人类生殖细胞的CRISPR基因编辑研究，如何开展此类研究，是否应该通过法律途径监管此类研究等尚未达成共识。　　其实，学界对这一问题的关注早于黄军就等文章的发表。早在2015年1月24日，CRISPR技术发明者之一JenniferDoudna就在加州纳帕谷召集了一次会议，邀请了包括科学家、企业家、伦理学家、政策专家等在内的行业精英，会议提出科学界和产业界应携手自觉暂停将CRISPR技术用于人类生殖细胞的基因编辑与改造研究的倡议。本次会议也出现了1975年倡议对DNA重组技术应用进行规范的召集人DavidBaltimore等的身影。这是科学界少数几次在研究工作开展之前讨论是否应该开展类似研究的严肃讨论，且讨论内容也不单是科学技术问题，而更多是其牵扯和蕴含的社会意义。　　时隔四十天，《麻省理工技术综述》以《制造完美的婴儿》为题，报道了将CRISPR技术用于人类胚胎细胞改造的可能研究。在采访中有科学家提到他们正在审阅中国科　　这个胚胎可以被看做是“理论上的胚胎”，因为它由两个精子与卵子结合生成三原核胚胎，发育过程受多染色体影响，无法正常发育。xmzk.xinmin.cn96健　康HEALTH学家投递的使用CRISPR-Cas9编辑人类胚胎的文章，并质疑是否应该开展此类研究。《自然》、《科学》等学术期刊随后分别发表评论文章，号召在技术尚未成熟、社会伦理监管等问题尚未得到充分讨论之前，主动暂停CRISPR-Cas9在人类生殖细胞——包括人胚细胞、精细胞、卵细胞等的——研究工作。　　可以说，黄军就等文章的在线发表既证实了之前的传言，又大力推动了学界的反思与跨界讨论。《自然》率先深度报道了此篇文章的发表，并采访了黄军就本人。黄军就提及文章遭到《自然》、《科学》拒稿一事，指出除科学、技术问题外，两大期刊编辑部也对该研究涉及的伦理问题提出疑问。在随后的媒体报道中，技术方面的讨论逐步被淡化，焦点集中在研究是否存在“伦理”问题。在国内科学媒体上发表的评论文章，大多从我国的社会伦理讨论环境与国外不同、且黄军就等的研究已通过机构伦理审查等角度，认为应该对黄军就等的研究多些宽容。新技术的伦理困惑　　除却技术安全性存在隐患，要回答“科学家是否应该对人类胚胎开展编辑工作？”不可避免要对人类胚胎的生物学、人类学和社会学含义进行分析。在不同的社会，不同的人、团体，对“人类胚胎到底是什么、需要得到怎样的保护”这样的问题给出的回答可能不尽相同。有人提出在堕胎广告泛滥的当代中国，“人胚的合法地位”是个舶来概念，根本不具讨论价值。然而，生命伦理学家聂精保的研究早已指出，当代中国人对胚胎、胎儿、堕胎等的观念和认识非常丰富而多元。鉴于此，是否应对“人类胚胎”进行遗传改造的问题，需认真聆听大家的真实想法。　　另一个伦理讨论的焦点是，对遗传疾病的改造是否会打开人工制造未来人类的大门？在科幻电影《千钧一发》和《纳粹狂种》中出现的场景是否终有一天走进辅助生殖中心？人工改造的受精卵是否将被未来的父母选择？甚至被某些个人和团体利用？　　这两部科学幻想作品还未涉及真正的遗传信息改造，但所展现的可能性已让人不寒而栗。当然，此类假想属极端可能性，我们也可通过立法手段禁止基于遗传信息的歧视，但对技术滥用的恐惧是真实存在的。　　鉴于CRISPR-Cas9系统的组装、改造和使用都非常简便，人类基因组图谱等也都存放在科学数据库中供世界共享，利用CRISPR-Cas9基因编辑工具开发生物恐怖武器与治疗地贫综合征的可行性几近相同。在合成生物学进入“车库”、“黑客”又无处不在的时代，政府监管和研发人员的自律对基因编辑技术未来的发展和应用同等重要。除非各国政府和民间团体统一行动，对技术发展达成基本共识、予以有效监管，对技术恐怖主义的担心就不会消散。　　在国内的讨论中，还有人提出，伦理讨论是滞后于技术革新的，技术变革会更新人类社会的道德观念。并据此建议，与伦理争辩相比，我们更应关注技术监管问题。可惜评论者混淆了伦理思辨与道德观念。社会经济政治环境确实会变化，科技发展也会影响我们的生活方式和生活态度。但“我是谁？”“从哪里来？”“往哪里去？”这样关乎人为何物、人类未来的哲学问题，亘古以来为人类所思考，而从未能通过科技变革来回答。　　从这个角度来说，国内与国际讨论的并不是一回事。当一部分中国科学家希望用“摸着石头过河”的方式来摸索科学的未知，我们的国际同行提倡在探索之前，需看到对人类生殖细胞的遗传改造会对人类的未来造成影响，因此是否应该、如何开展这类研究，谁来监管技术研发与应用等问题亟需各方讨论、努力达成共识与规范，而在此之前，或许可以考虑先暂停科学探索。“暂停”并非“禁止”　　对技术的“禁止”曾发生在另一项与人胚研究相关的领域——干细胞研究。多利羊诞生之初，对胚胎干细胞技术的欢欣鼓舞与对“克隆人”的恐惧一同袭来。其后几年，国际科学界、联合国科教文组织、各国政府陆续表态，严禁开展人的生殖性克隆有关工作。　　而对胚胎干细胞的基础及临床治疗研究，各国政策也确实出现过摇摆。以美国联邦政府为例：奥巴　　当代中国人对胚胎、胎儿、堕胎等的观念和认识非常丰富而多元。鉴于此，是否应对“人类胚胎”进行遗传改造的问题，认真聆听大家的真实想法。xmzk.xinmin.cn　97马执政不久即解除了小布什对人胚干细胞研究的严格限制，允许美国国立卫生研究院继续对此类研究进行资助。然而，这些变化也并不是简单的政治抉择。在发布限制令的讲话中，小布什承认干细胞研究的意义及重要性，但鉴于美国民众对人胚研究仍存较大异议，他最终还是决定让联邦政府暂停对人胚干细胞研究的资助，但对私人资助及产业研究未作强行规定。因此，在美国，胚胎干细胞研究也仅是在小布什执政期间受联邦政府政策影响，进展放缓，而非被全面“禁止”。　　在此番对人类生殖细胞编辑的讨论中，英国国会今年初刚通过的一项决定也时常被提及。这项决定允许线粒体移