改造人類基因真的好么?
隨着基因組編輯技術CRISPR-Cas9的提升,人類基因改造已成現實,隨之而來的道德倫理爭議也愈加激烈。人類基因應當被允許進行改造嗎?這項技術有着怎樣的未來和風險呢?12月1日-3日,由美國國家科學院、美國國家醫學院、中國科學院和英國皇家學...隨着基因組編輯技術CRISPR-Cas9的提升,人類基因改造已成現實,隨之而來的道德倫理爭議也愈加激烈。人類基因應當被允許進行改造嗎?這項技術有着怎樣的未來和風險呢?12月1日-3日,由美國國家科學院、美國國家醫學院、中國科學院和英國皇家學會聯合組織召集的人類基因組編輯國際峰會(International Summit on Human Gene Editing)在華盛頓拉開帷幕。
全球頂尖的基因領域研究學者匯聚一堂,探討飛速發展的基因編輯技術所帶來的基礎研究變革、潛在應用,以及由此帶來的社會問題、政府管控以及法律問題等。
這場大會吸引了20多個國家的專家代表,人類在基因改造上應該走多遠?峰會主持人加州理工大學病毒學家戴維·巴蒂摩爾(David Baltimore)在會上說:「我們已經無限接近於改變人類遺傳基因,有太多令人不安的問題,我們得給這個世界把控下溫度。」
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加州理工大學病毒學家戴維·巴蒂摩爾(David Baltimore)在會上發言。
什麼是CRISPR-Cas9?
近幾十年來,隨着全基因組測序技術的不斷成熟,科學家們在各種細菌和古細菌(archaea)中陸續發現了很多成簇的、規律間隔的短迴文重複序列(CRISPR序列)以及和CRISPR序列相關基因(Cas)。研究發現,這些CRISPR序列與很多病毒或者質粒的DNA序列互補,很多CRISPR-Cas系統需要多種蛋白的參與,但只要一種細菌編碼的內切酶Cas9可以利用嚮導RNA(核糖核酸)分子對特定的DNA片段進行定向切割,這種基因組編輯技術就被稱為CRISPR-Cas9。
CRISPR-Cas9能夠對基因組進行特異性定點改造,對細胞乃至整個生物體進行基因組改造。目前科學家已經利用這種技術對細菌、人體細胞以及斑馬魚進行過成功的遺傳學改造工作。
根據《自然》雜誌介紹,今年1月,巴蒂摩爾曾和一群科學家討論過基因組編輯技術的應用可能性。一些科學家持反對意見,認為任何針對生殖細胞的改造都是充滿風險的,因為這種變化可以遺傳給後代。今年4月,中國中山大學科學家宣布將通過CRISPR-Cas9技術修飾人類三原核受精卵(不能正常發育的受精卵),儘管中山大學已經表示不會孕育出嬰兒胚胎,但還是引發了軒然大波。
巴蒂摩爾因此覺得有必要舉行一次國際會談,在越來越多的國家有實力採用這種新技術后,應儘快在研究重點、科學標準、道德準則、倫理文化上達成共識,最終促使衛生行業、政府機構作出決策。
科學家正在改進基因編輯技術上大步邁進,就在峰會召開的前一天11月30日,麻省理工學院Broad研究所張鋒在《科學》雜誌上發文,表示通過調整CRISPR-Cas9蛋白成功降低了脫靶效應,取得又一突破性成果。
Cas9酶是基因編輯系統中一個非常關鍵的組成部分,而脫靶效應一直是CRISPR技術需要克服的重大技術問題。在任何臨床應用之前,醫生和監管機構必須確保Cas9酶不會引起非目標基因組的損傷。張鋒及其團隊通過從化膿性鏈球菌中改變了組成Cas9酶的1400個氨基酸中的3個氨基酸,大大降低了CRISPR-Cas9系統的脫靶效應,有效改善了這一技術的最大局限性之一。
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基因編輯技術可以做什麼?
目前,科學家已經試圖採用CRISPR-Cas9基因組編輯技術治療肌營養不良、鐮刀形細胞病、癌症、通過改變精子細胞治愈男性不育問題,並試圖在豬身上培育可移植的人體器官。最近,美國科學院院刊(PNAS)上還刊登了一項研究,美國科研人員利用CRISPR-Cas9基因編輯技術,對蚊子的基因進行改造,使其攜帶一種抗瘧疾的基因,從而對瘧原蟲產生抑制,進而遏制瘧疾的傳播。
在攻克艾滋病上,CRISPR-Cas9基因編輯技術也大有可為,2014年7月《美國國家科學院院刊》刊文,美國坦普爾大學研究人員利用基因組剪輯技術的精確剪切,將艾滋病毒從艾滋病患者的細胞基因組中剔除。坦普爾大學的Kamel Khalili等研究人員採用了該技術,針對艾滋病病毒潛伏的多種細胞模型進行實驗,比如小膠質細胞、T淋巴細胞等,實驗結果證實,艾滋病病毒均被清除。
與醫療治療不同,該技術最大的倫理問題在於「生殖編輯」。基因編輯技術如果普遍推廣,也意味着可能存在操縱生殖細胞:通過改變精子、卵子或者胚胎,來改變後代的基因。今後是否人們可以通過付費來選擇孩子的基因呢?美國白宮科學技術政策辦公室發言人約翰·霍爾德倫(John Holdren)在本周二表示:「這樣用於妊娠的生殖編輯是絕不能跨越的底線。」而支持者則認為CRISPR-Cas9基因編輯技術可以把會導致新生兒致命性疾病的基因去除。
哈佛遺傳學家喬治·丘奇(George Church)認為「堵不如疏」,他表示,如果主流科學不能探索遺傳基因編輯技術,那麼除了阻礙預防醫學的進步,還會推動地下黑市以及不受控制的醫療旅遊(病人去該技術合法的國家進行治療)的發展。
不同國家對人類生殖細胞基因編輯態度不同。根據《知識分子》報道,2014年一項研究顯示,在全球39個國家中,有25個國家通過了法律禁止對人類生殖細胞基因進行修飾,其中包括加拿大、澳大利亞、巴西以及英法德等不少歐洲國家(下圖紅色部分)。另有4個國家已通過文件禁止這類研究進行,但未立法,這其中包括中國、印度(下圖淡粉色部分)。而俄羅斯、阿根廷等9個國家對人類生殖細胞基因修飾的態度則左右搖擺(下圖深灰色部分)。而在美國,對人類生殖細胞的基因修飾則在被限制的情況下進行(下圖淡灰色部分)。
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加利福尼亞大學的分子生物學家珍妮弗·戴娜(Jennifer Doudna)在最新一期的《自然》雜誌上寫道:這是一種會對人類產生永久、深遠影響的技術,科研人員、政策制定者及公眾應該在安全和科技間找到一種平衡。」
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