可怕的突破!人类已能编辑基因? 我们的命运要彻底改变?

2015-12-04


最近,科学家们正在开一个会,一个非常高大上的顶尖科学会议,普通人基本听不懂。但是,会议的内容与全世界每个人都密切相关,因为它关系到整个人类未来的命运。


这个会议由美国国家科学院、美国国家医学院、中国科学院和英国皇家学会联合组织召集,名为“人类基因组编辑国际峰会”,开会地点在华盛顿。参加会议的主要是科学家和伦理学家,会上讨论的是有关使用新的基因编辑技术修改人类卵子、精子与胚胎的话题,争论十分激烈。这种基因编辑技术,能够改变未出生婴儿的DNA,使用该技术可以大大改善人类的健康,然而同时可能会带来明显的道德、法律和社会问题。这种基因组编辑技术被称为CRISPR-Cas9



通过它,人类能自主改变DNA


CRISPR是“成簇的规律性间隔的短回文重复序列”的缩写。CRISPR-Cas9能够对基因组进行特异性定点改造,对细胞乃至整个生物体进行基因组改造。简单来说,就是科学家可以利用这套工具,改变他们想要修饰的DNA序列。目前科学家已经利用这种技术对细菌、人体细胞以及斑马鱼进行过成功的遗传学改造工作。


如果你想听更专业的说法,那么听听在基因编辑领域大放光彩的80后华人科学家、麻省理工学院Broad研究所张锋的解释:CRISPR技术是以细菌保护自身不受病毒感染的系统为基础。当细菌检测到病毒的DNA时,它会生产出两种较短的RNA。其中一种RNA包含与入侵病毒相对应的片段。这两种RNA与一个蛋白质一起组成了一个复合体,叫做Cas9。Cas9是一种核酸酶,这是一种酶能够切断DNA。当相符的片段,也就是所谓的向导RNA,在病毒体内找到它的目标时,Cas9就会切下目标DNA,消灭病毒。


听懂了吗?CRISPR就是细菌的“武器”,它能“捣碎”入侵细菌的病毒的DNA,办法是通过采用一个通用酶——Cas9来执行剪切。当人体内出现病毒细菌后,CRISPR-Cas9会把它“咔嚓”掉,那么理论上说,人体就不会再生病。天,简直不敢相信!


不仅如此,CRISPR用起来还简便,用途广泛,有了它,科学家能比以往更轻松地对基因序列进行特定的修改。这项技术有望为遭受遗传病折磨的家族谱系消除遗传缺陷,以前所未见的方式治疗癌症、通过改变精子细胞治愈男性不育问题,在猪身上培育可移植的人体器官有位研究人员甚至提议修改大象基因组,来复活灭绝已久的耐寒长毛猛犸象。


最近,美国科学院院刊(PNAS)上还刊登了一项研究,美国科研人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,对蚊子的基因进行改造,使其携带一种抗疟疾的基因,从而对疟原虫产生抑制,进而遏制疟疾的传播。


在攻克艾滋病上,CRISPR-Cas9基因编辑技术也大有可为,美国坦普尔大学研究人员利用基因组剪辑技术的精确剪切,将艾滋病毒从艾滋病患者的细胞基因组中剔除。坦普尔大学的 Kamel Khalili等研究人员采用了该技术,针对艾滋病病毒潜伏的多种细胞模型进行实验,比如小胶质细胞、T淋巴细胞等,实验结果证实,艾滋病病毒均被清除。也就是说,这种方法可以彻底治愈艾滋病。



为什么可怕?


对CRISPR最大的担忧之一是,通过这种技术,可以制造出能在生物群落中以超乎自然的速度传播的基因突变。这种技术可以永久性地改变人类的基因,并且会世代相传下去,将来可能会出现意料不到的后果。


今年4月,中国中山大学科学家宣布将通过CRISPR-Cas9技术修饰人类三原核受精卵(不能正常发育的受精卵),尽管中山大学已经表示不会孕育出婴儿胚胎,但还是引发了轩然大波。


与医疗治疗不同,该技术最大的伦理问题在于“生殖编辑”。基因编辑技术如果普遍推广,也意味着可能存在操纵生殖细胞:通过改变精子、卵子或者胚胎,来改变后代的基因。今后是否人们可以通过付费来选择孩子的基因呢?


针对坊间已经有人用精确的基因编辑技术改写了人类胚胎的DNA,美国再生医学联盟的主席Edward Lanphier联合4位学者在3月12日的Nature杂志上发表评论文章,号召研究者们暂时不要对人类生殖细胞进行基因编辑。因为用现有技术对人类胚胎进行基因编辑,可能对后代产生无法预测的后果,尤其是万一改造出了具有“黑暗超能力的婴儿”时,人类或将无法控制局面。


更要看到的是,CRISPR廉价、迅速且便于操作,因此它迅速席卷了全世界的实验室。在实验室,获取这种能力相当容易——你无需十分昂贵的设备,人员也无需经过多年训练。目前业余生物爱好者正非常乐于尝试用CRISPR技术改写基因。尤其是被称为“生物黑客”生物发烧友,似乎更为活跃。


“生物黑客”是一个逐渐壮大起来的业余科学家团体,常常在社区实验室工作。在创新精神驱使下,这些业余爱好者们改造酵母以调整啤酒的风味,用细菌制造艺术品,或者探究严肃的基础研究问题,现在他们则迫不及待地想要尝试CRISPR技术。“它是有史以来最神奇的工具,” 安德列亚斯·斯特姆是都柏林的一位生物黑客和企业家,对于CRISPR,她说:“你在自己家里就能操作它。”而这会不会带来巨大风险,值得考量。


不同的国家对人类生殖细胞基因编辑态度不同。根据2014年一项研究显示,在全球39个国家的调查中,有25个国家反对人类生殖细胞基因的修饰,并通过法律来执行这项禁令,其中包括了加拿大、澳大利亚、英国以及法国等。另有4个国家已通过文件禁止这类研究进行,但未立法,这其中包括中国(下图粉色部分)。而俄罗斯在内的9个国家对人类生殖细胞基因修饰的态度左右摇摆、飘忽不定(下图深灰色部分)。对于美国来说,人类生殖细胞基因修饰仍被限制,这是横亘在很多研究者的面前的一条红线:人类生殖细胞不允许进行基因修饰(下图灰色部分)。



如果使用Crispr-Cas9基因编辑技术被证明是安全的,伦理是不是要进行改变?也是科学家们无法避开的一个问题。


还有,美国一家医疗公司近日表示,到2017年,通过修改基因的方法,可以帮助治疗人类的眼部疾病。如果该预想实现,意味着两年内将出现人类历史上首位转基因人。那么,究竟人类在基因改造上应该走多远?正如本次峰会主持人加州理工大学病毒学家戴维·巴蒂摩尔在会上说:“我们已经无限接近于改变人类遗传基因,有太多令人不安的问题,我们得给这个世界把控下温度。”


内容综合自:中国青年报、科技日报、生物探索、澎湃新闻、财新网等。

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