世界首例基因編輯嬰兒的誕生:不是突破的突破
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世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒在中國誕生
來源:科學大院
「來自中國深圳的科學家賀建奎宣布,一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒於11月在中國健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經過修改,使她們出生後即能天然抵抗艾滋病。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。」 昨天,這個消息讓輿論一片嘩然,在本文發稿前,相關網頁已經全部刪除,呵呵。
圖片來源:網路
前幾天,網上的熱點話題是心理扭曲的艾滋病人為了報復社會故意傳染給別人,現在有了可以讓人天然能夠抵抗艾滋病的技術,那豈不是救人於水火之中?但大院er想要告訴大家的是,這並不是什麼新鮮技術,人類早就能做到這一點了,因為有更深層次的顧慮,讓人們封印了這項技術,而現在有人偷偷地打開了潘多拉的盒子。
CCR5:給艾滋病毒開門的門衛
自從上個世紀人類揭開了遺傳的秘密之後,DNA一詞就從科學辭彙變成了日常用語。人們都知道,絕大多數生物的遺傳信息都寫在DNA當中。DNA就是建設大樓的設計藍圖,大到整體布局,小到一個鉚釘,全部的信息都可以從DNA中找到。當然,這份藍圖不是用中文或者英文寫成,而是用一種自然界已經使用了數十億年的「密碼」寫出的,對人類來說是一本天書。然而有一點是不言而喻的,這本天書雖然很難破譯,但是一旦破譯,那麼人們就掌握了自身的全部設計圖紙。
這是一幅果蠅的染色體圖。這個小生物的「天書」比較薄,也因此比較容易破譯。圖中標註的文字是人們已經知道的控制果蠅性狀的基因所在的位置。可以看出,人們對於果蠅的基因內容的了解已經十分詳盡。但是對於人類基因的內容,了解的相對較少。圖片出處:https://www.mun.ca/biology/scarr/Drosophila_map.html
這項破譯工作的難度對人類來說無異於愚公移山,但是其中的秘密確實極其誘人,因此很多科學家在從事著破譯天書的工作。現在幾十年過去了,人們確實已經破譯了一部分,並且其中含有一些我們感興趣的東西。比如一個稱作CCR5的基因,這個名字太難記,我們把它叫做「門衛」基因,人們發現它是免疫細胞表面的一個「門衛」。雖然平時勤勤懇懇,但是它和艾滋病病毒是好朋友,每次只要艾滋病病毒一打招呼,它就會為病毒打開細胞的大門,放它進來,人們就會感染艾滋病。人們還發現,不同的人群中,這個「門衛」基因也不太一樣。在有一些人體內,這個基因已經發生了突變,變得不認識艾滋病病毒了,因此不會給病毒開門,所以這樣的人天生就對艾滋病免疫了。
如果把所有人體內的這個「門衛」都替換成「突變版門衛」,豈不是所有人都不會感染艾滋病了嗎?不錯,理論上來說,確實是這樣的。可是從實踐上來說,不太可行。因為科學家對這兩個版本的門衛進行了「大家來找茬」,發現「門衛」和「突變版門衛」之間有很大不同。這意味著要進行非常精確的修改才能做到。而人們當時所掌握的基因編輯工具的特異性非常差,很難保證精準。所以人們雖然看懂了這部分天書,但沒有修改天書的合適工具,只好做罷。
CRISPR/cas9:基因編輯的修圖神器
然而2000年之後,人們從細菌和古菌中撈出了一把足以可以高效而精準地修改生命藍圖的利刃,把它叫做CRISPR/cas9技術。這個名字也很難記,我們下面就稱它為「修圖神器」。這個神器相比於之前人類掌握的基因編輯工具來說,無異就是photoshop和windows畫圖的區別。這把修圖神器使用起來非常簡單,而且精確度高,可以比較輕鬆地對基因進行定點突變。而且更為厲害的是,它一次可以改變多個位點,也就是說之前人們可能要操作多次,有了這個神器之後,一次就可以全部搞定。
那麼這個叫做CRISPR/cas9的神器是怎麼一回事呢?簡單來說,它本來是一種細菌保護自己不被病毒侵染的工具。病毒不但會侵染動植物,也會侵染細菌。侵染細菌的病毒被稱為「噬菌體」。噬菌體通常將自己的DNA注入細菌內,在細菌體內大量複製,細菌就活不成了。
人們發現,為了對抗噬菌體,有些細菌體內進化出了一套安保部門。這套安保部門就是我們所說的「修圖神器」的前身。這個部門有三個下屬行動組,一個是「識別組」,一個是「檔案組」,一個是「執行組」。噬菌體入侵後,識別組會快速發現細菌中有了外來的DNA,它們會給這些入侵者「拍照」,也就是把這些外來的DNA複製一小段,上報給「檔案組」。檔案組會把這份DNA記錄在細菌自己的DNA里,就像把照片存檔一樣。然後,檔案組會把這份DNA「照片」分發給「執行組」,執行組可以進行比對,只要發現和這個照片長得像的DNA,就毫不猶豫地切開這些DNA,把它們殺掉。而且以後如果再有這類噬菌體來入侵細菌,由於檔案組裡已經有了案底,細菌就會快速反應,產生很多執行組去及時消滅入侵者。
人們除了驚嘆於小小細菌都這麼聰明之外,更驚奇地發現,細菌的安保部門擁有可以精準編輯DNA的能力。識別組拍攝的照片可謂是解析度極高,所以執行組可以非常精確地識別,就在照片所記載的特定位置上將目標DNA切斷。如果我們偽造一張照片給識別組,它肯定也會按照照片上記載的位置,對DNA進行裁切。以前的基因編輯工具的主要弊端就是無法控制精確性。然而現在人們發現的這個「細菌安保部門」,正好彌補了這個缺陷。於是人們圍繞這個安保部門進行了篩選和改造,名為CRISPR/cas9的修圖神器橫空出世。
如前文所說,這個神器可以精準地修改DNA信息。這無疑是修改基因天書的最佳選擇。所以在誕生之後不久,這項技術就迅速席捲了整個生物學界,以前很多由於無法精準改變DNA而無法開展的實驗,現在也能順利開展了,這一利器很快成為了學界網紅。
當然,我們在上一節中提到的問題,現在看來也已經得到了解決:既然人們已經解讀出一些DNA里的秘密(例如我們提到過的「門衛」基因),之前只是因為沒法精確地編輯DNA而無法利用,那麼現在我們有了修圖神器,是不是可以利用這些秘密來做點事情,例如將「門衛」編輯成「突變版門衛」,從而讓人們對艾滋病免疫呢?
為什麼我們不能解禁基因編輯人體實驗?
理論上來說,從發現了修圖神器那一天開始,人們就已經掌握了定位修改人類基因的能力。而且科學家們確實也這樣做了,他們第一時間就把這項技術應用在了人類當中。那為什麼到現在才有第一例嬰兒的報道呢?因為之前人們的實驗總是在胚胎階段就被人為毀掉的。研究者不僅有安全方面的顧慮,更有倫理方面的。
圖片出處:視覺中國
首先,人們知道,寫著命運的天書豈能隨意修改!哪怕改錯一個小地方,都可能毀掉整個藍圖。畢竟我們對這本天書的了解才九牛一毛,如果貿然把一個受精卵中的基因修改了,萬一不小心犯了一個錯,那麼這個孩子就有可能被毀掉了。雖然那把修圖神器非常精準,但是也不能保證百分之百不會脫靶。如果不能保證完全的安全,我們如何放心地將這種技術應用在人類身上呢?
其次,雖然這種神器在人類受精卵上的有效性早就已經被實驗過了,但這些胚胎一般在存活的14天之內就被毀掉了。因為此時的人類胚胎還未分化出神經等結構,尚不具備人的特徵,所以可以認為還不是一條人命。這次的實驗之所以不同,就在於這些經過處理的胚胎沒有被毀棄,而是植入了母體,發育成了胎兒並且出生了。因此,嚴格意義上來說,這不是一次科學的突破,而是一次科學倫理學的「突破」:我們究竟有沒有權利在活人身上試驗這項新技術?
有人會問,很多新的藥物和手術不都是在活人身上做試驗嗎?沒錯,但是基因編輯技術有特殊的地方。首先,這個技術不是改變人的局部,而是改變人的藍圖,是從本質上的改變。第二,藥物等人體試驗在開展之前都會向受試個體進行詳盡的介紹,確保受試個體是完全知情並且自願參加的。但是這項技術是對受精卵進行的,進行試驗的時候,人還沒出生呢,何談知情權和自願呢?即便這兩個孩子沒有什麼太大問題,但是這個實驗卻開了一個不好的先例,如果以後再有類似的試驗,是否能通過審查呢?如果申請者越來越多,會不會出問題呢?現在沒人能回答。
圖片出處:視覺中國
更為嚴重的是,人們發現細胞上並非只有CCR5這一個「門衛」基因,還有很多個「門衛」基因也能夠被艾滋病毒識別,從而導致細胞被艾滋病毒感染。因此,從這個意義上來說,改變了嬰兒的CCR5基因,並不能保證他們以後不會得艾滋病。最重要的是,現在我們已經有非常完善的母嬰阻斷技術,就算母親有艾滋病,也可以生出健康的寶寶。這就意味著,這項實驗並非為了治病,也不能治病,也沒可能完全排除艾滋病侵染的可能,卻為孩子帶來了巨大的基因風險。
這項技術在人體實驗上的解禁,還有可能造成其他隱患。還記得被「生物免疫療法」欺騙的魏則西嗎?那項療法在臨床上已經被證明無效了,所以早已被美國人拋棄。可是到了中國,就被不法分子說成是救命利器,利用人們的求生慾望,大肆騙錢。如果基因編輯技術被批准在人身上使用了,那麼這項技術也很有可能淪為騙錢的把戲。比如某些人宣稱找到了一個基因,對這個基因進行編輯可以讓人免疫癌症。然後給顧客進行基因檢測,聲稱體內具有「致癌基因」的人後代非常容易得癌症,但是如果對受精卵進行編輯,就能讓你的後代免除風險。如果是你,你願不願意做一個呢?這就是跟「生物免疫療法」很類似的騙術。
結語
總的來看,這次的新聞事實上並非是一個科學技術的里程碑。無論是基因編輯、還是胚胎移植、甚至是天然免疫艾滋病,這些都不是新鮮事,都是人類已經掌握的事情。這個事件的爆點,其實還是在於它突破了目前我們對科研倫理的界定。
這項技術既然已經撕破了它的封印,就必然露出鋒芒。至於它究竟是征服一切的王者之劍,還是吞噬使用者靈魂的霜之哀傷,就只好交給時間去檢驗了。
衷心希望這兩個孩子會一生平安。
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