基因编辑的美丽新世界

2017-07-15 16:02:36bio360

近些年，两种新型基因技术引领了科学界和医疗界的革命。人们所熟知的一种是解码基因中隐藏信息的技术，而对另一种新发现的技术人们并不了解，这项技术能根据我们的意愿修改基因，预测某种疾病对健康造成的风险，消除致命疾病，并最终改变我们自身和整个自然界。这项创新引发了一系列复杂又亟待解决的问题：我们到底想要一个怎样的社会和我们究竟是谁？一个崭新的世界近在眼前，我们最好有所准备不然事情可能变得一发不可收拾。

这场革命的开始是缓和又令人惊艳的。2000 年 6 月，比尔·克林顿总统和总理托尼·布莱尔宣布人类基因组初步草图的绘制已经完成。据白宫媒体宣称，此项研究成果将“为预防、诊断、治疗、和治愈疾病开辟新径”。很多科学家持怀疑态度，他们的工作期望在于了解，而公众可能觉得实用性的理由比仅仅满足求知欲更容易接受。

从 2000 年发展检测基因疾病开始，克林顿逐步展开了他的计划。当这种检测变得越来越广泛，道德担忧开始浮出水面。基因检测技术显然影响了即将成为父母的人们，进一步加深今天许多人仍面临的是否选择生下可能在出生时患有某种疾病的孩子的窘境。其中一些技术有相当明确的目标，如针对唐氏综合征的新型血液测试，用来避免伴侣间的一些问题，但这些看似令人安慰的流程却引发了相当重要的道德问题。

无论我们想要与否，人类基因数据库和其它类似的举措，比如对非裔美国人患病率很高的镰状细胞性贫血进行的基因测试，都将使我们改变某种特定人类基因在人群中出现的频率。这是优生学的技术定义，然而这听起来是有些骇人的，毕竟优生学这个概念永远是和对美国的精神病患和美洲原住民的强制绝育以及纳粹对认为有基因缺陷的人进行的谋杀联系在一起的。但应用基因检测来帮助父母决定是否要孩子显然是一种软性优生学，也显著减少了人们的痛苦。带着最好的意愿和现在看来最好的结果我们实际上已经走向了道德的边缘。

对唐氏综合征的基因检测同样有着隐藏的道德困境，这项测试检测母亲血液中少量胎儿的 DNA。在美国，这项技术已经很大程度上取代了了可能导致流产的侵入性可替代术（羊膜腔穿刺术或绒膜绒毛取样，细胞要从胎盘中取出）的广泛使用。安全检测唐氏综合征方法的出现是一项积极的技术进步（在英国，预计每年会因此减少 30 例入侵式检测法造成的流产），但很多女性认为检测技术的简便反而让她们感到一种被逼迫而必须进行唐氏综合征检测的压力感，和一旦结果呈阳性就要进行流产的潜在危机感。

在过去的几年中，基因检测已经进入了商业主流，比如由 23andMe 公司（人类有 23 对染色体）以及类似公司出售的直接面向消费者的检测技术已经非常普遍。对这项技术的大部分关注点不仅在于它声称能够追溯我们的祖系，还因为他们试图预见人们未来的健康。在四月初，23andMe 公司获得 FDA 批准，开始出售可以测十几种疾病的 DIY 基因测试，其中包括帕金森病和迟发性老年痴呆症。你将一口唾液吐到一个试管中，将它送到公司，几天后你就可以收到一份结果。但做过几次类似测试的加拿大社会文化心理学教授史蒂文·海涅解释说，DNA 并不代表注定的命运。这就引出了问题的关键所在。

有些疾病确实完全由基因遗传决定, 如亨廷顿氏舞蹈症、假肥大型肌营养不良症等等。如果你有缺陷基因，你最终也会得病。在接受测试之前请想清楚，你是否想通过电子邮件得知自己将会患上一种威胁生命的病。但对大多数的疾病而言，未来并没有写在我们的基因中，所以基因测试也可能存在误导。

比如，根据一项测试结果，海涅有“比常人多 32% 的概率”会患上帕金森病。在这骇人数字的背后其实代表的是，他患上帕金森疾病的概率只比普通人群患上此疾病的概率略微高了一点。（对海涅来说是 2.1%，对我们来说是 1.6%）。这听起来不算太糟糕吧？还是很糟糕呢？2.1% 的概率究竟意味着什么？人们很难解读这方面的信息，也难以决定在可选择的情况下如何改变他们的生活方式来减少患上疾病的概率（对帕金森这种疾病来说没有方法减少发病机率）。

更会让人费解的是，不同公司对同一疾病的测试结果也可能会不同。这些差异可以通过每家公司使用不同的测试标准和数据库来解释。但公众在面对这些矛盾的信息时，可能会觉得这比没有信息还要糟糕。

还有更大的问题。无论它的预测价值如何，全球开展的 DNA 测序工作使得人类基因信息洋流肆意传播，DNA 有一天也可能会反噬我们。2008 年的《反基因歧视法》禁止了美国医疗保险公司的基因歧视行为。然而，最近由众议院通过了医疗改革法案（美国卫生保健法，被称为川普医改法案）允许医保公司对已经存在健康隐患的人收取更高的保险费。很难想象还有什么能比带有遗传疾病基因让你最终患上某种疾病的基因更糟糕的情况了，而在现有的医疗系统下，保险公司有充分的理由去寻找你 DNA 中的风险。如果共和党医疗改革将其视为法律，那么法院很可能得出基因测试是存在健康隐有力证据的结论。如果基因最终将影响医疗保险费用情况，那很多人可能就不会选择进行这项检测。

但更具实用性但更充满道德争议的技术是这场基因革命的第二环节：“编辑”人类 DNA 和其他生物 DNA 的能力。这项被称为“CRISPR”的技术于 2013 年首次应用于人类细胞，并且已经从根本上改变了生命科学领域的研究方向。它几乎在每个试验过的生物物种上都有成效，并且现阶段正在进行临床试验。艾滋病、白血病、镰状细胞性贫血可能会很快应用 CRISPR 进行治疗。

CRISPR 的故事是纯粹出于好奇心的研究如何创造了巨大技术进步的典型案例。20 世纪 80 年代, 科学家们注意到, 微生物的部分基因组包含有规律的重复 DNA 序列，近似回文。（实际上只有少数的一些功能域在表观上是重复并且内部呈回文排列）最终这些序列被冠以缩写“CRISPR”—— 规律成簇的间隔短回文重复（clustered regularly interspersed short palindromicrepeats）。在重复间隙出现的 DNA 片段（间隔 DNA）不是一些随机的无用生物垃圾，这些片段来自病毒并被集成到了微生物的基因组，这一发现也暗示了 CRISPR 的功能。

这些 DNA 片段其实对微生物的生存非常重要。在 2002 年，科学家发现 CRISPR 激活了一系列的蛋白质—CRISPR 相关蛋白质（也叫 Cas 蛋白），它可以攻击和降解入侵者的 DNA。在 2007 年，研究发现 CRISPR 序列和一种特定蛋白质组合（常被称为 CRISPR-Cas9）仿佛是微生物的一种免疫系统：如果一个特定的病毒 DNA 被混入微生物的 CRISPR 序列，微生物可识别出入侵的病毒并激活 Cas 蛋白剪断外来入侵 DNA。

这对微生物学家来说是非常重要的发现，但更令人兴奋的地方来源于发现了 CRISPR 相关蛋白质可以被用于改变任何一个 DNA 来组成目标序列。2013 年初，来自加州大学伯克利分校（由珍妮弗·杜德娜领导）、哈佛医学院（由乔治·丘奇领导）和麻省理工学院 Broad 研究及哈佛大学（由芬·汉领导）的三组研究团队分别独立证实了 CRISPR 技术可以用来修改人类细胞。基因编辑由此诞生了。

CRISPR 技术的潜力是巨大的。如果你知道一个有机体的 DNA 序列，你就可以进行截断、删除或是按意愿修改操作，就像一个可以随意进行文字编辑的文本处理软件。你甚至可以用 CRISPR 技术引入额外的控制单元，例如，修改一个基因使其对光刺激做出反应。在实验有机体上它能对基因功能的研究提供相当精准程度的控制，这使得科学家能进一步探索在生物体某生命阶段或某特定环境下的基因表达结果。

但 CRISPR 技术的使用也有一些限制。一个是技术上的：使用 CRISPR 构建的特殊 DNA 序列很难被传送到特定的细胞中以改变其基因结构。但一个更大更关键的问题则是道德上的：这项技术应在何时何地被使用？2016 年，奥巴马总统的国家情报总监詹姆斯·克拉珀将基因编辑和其广泛的适用性比作大规模杀伤性武器。善意的生物黑客已经开始在网上出售能让任何拥有高中生物知识的人都能编辑细菌基因的工具了。一场科技惊悚情节可能已经蔓延进了现实。

但对此我们还没有一条清晰的解决之道，除了必须对此非常谨慎之外。有人坚决反对任何可能遗传到后代的人类基因修改操作，这些操作被称为生殖操纵，在卵子和精子或单细胞胚胎上进行的。（人类现阶段所设想的应用 CRISPR 所进行的基因编辑，例如在血细胞进行的修改，并不会遗传给下一代。）

尽管各国在法律法规上不尽相同，但目前来说，实施胚胎基因编辑仍被认为是错误行为，而且在 2015 年达成了非约束性国际禁令。尽管如此，人类第一个进行过 CRISPR 基因编辑的宝宝也无可避免的会在下一个十年诞生。最有可能的情况是，在经过移除特定疾病基因的情况下诞生的宝宝。

但有些人在和有基因缺陷导致疾病的家庭接触的过程中，会逐渐改变看法。他们可能会认为：法律若禁止那些饱受基因缺陷折磨的家庭接受基因编辑，拯救他们本可以成长为健康人的孩子，是一件不道德的事。

但在另一方面，很多科学家和大部分公众一样，反对在人类生殖层面应用使人们变得更聪明、更漂亮或更强壮的基因编辑，但要想在补救和增进之间画一条明确的界限是很难的。不过令人安慰的是，这些优生幻想并不能成功。这些特质都是极其复杂的，就算它们有遗传因素，也都是由大量的基因组中每个少量基因群的共同作用来展现的，它们之间的联系方式也都还是未知的，因此几乎不能实施，而且我们也并不想搞一场天马行空的 CRISPR 创作大师赛。

但是，新技术确实有将“社会经济的不平等复刻到我们的基因中”这样的危险，因为富人有能力用其来改善后代而穷人则没有。但现阶段的建议仅仅是尽快开展国际生殖基因编辑指导计划，希望研究者和制法者能找到“约束与自由的平衡点”。

然而这项技术令人忧虑的问题远不止此，它的应用所能带来的最危险的情况是：基因驱动的发展，尤其是在具有短代时（指个体生长中, 每个微生物分裂繁殖一代所需的时间）的物种中，如害虫。基因驱动是指人工 DNA 片段在人群中的迅速蔓延。不同于现有的转基因技术，其修改的基因以相当慢的速度传播且很容易从基因库中消失。当应用了基因驱动，改变的基因会以指数形式在代际间增加，并迅速蔓延到整个基因库。这项技术被科学家用于使蚊子不育或防止它们携带疟疾，显然能对流行病中的某些致命疾病造成显著影响。每年有 300,000 儿童死于疟疾，CRISPR 基因驱动也许可以通过改变蚊子的基因组帮助到这些儿童。

但基因驱动的问题在于，它基本上就是个可能带来不良后果的生物炸弹。如果我们改变了蚊子的基因，让它不再适宜疟疾虫，我们有可能发现，就像抗生素滥用的结果一样，疟疾虫变异成了抵抗基因驱动影响的形态，这也意味着它也可能变成了对我们现有抗疟疾药物免疫的形态。与此同时，因为我们对生态还不够了解，也无法做出准确预测，选择性的把一种环境下的蚊子根除，可能就意味着对地区生态造成了巨大影响。现阶段，没有规章规定基因驱动是否或该怎样发展。这实际上是全球性的问题，昆虫迁徙容易，疾病也很容易在传播的过程中变异。又因为这些昆虫很容易穿越国界或进入新的生态系统，对一个地方很有效的方法到了另一个地方没准就变成了灾难。基因驱动的国际监管非常关键，但很多政府对此少有理会。

无论这些技术发展使我们感到兴奋还是惊恐，我们也不能不去了解已经发现的事物。CRISPR 已经加速了科学发现，使得基因操纵成为可能。它也将很快应用于医疗保健业，使一些致命或衰弱类疾病成为历史。但并不是所有的疾病都能被轻松治愈，如杜鹃肌营养不良症可能会因在引入 CRISPR 技术后如何向所有细胞传递序列这一技术难题而徘徊许久，但要相信，我们已经真正进入到了一个崭新的时代。

为了防止基因编辑走上反乌托邦的道路，国际必须尽快制定严格的管理指导方法，以保护我们的遗传信息不受不法分子或商业的利用，防止不负责任地释放基因驱动，并禁止任何形式的基因歧视。对这种歧视的反对应该成为各国社会所共有的基本道德原则。要达成这一结果的关键在于确保公众和制法者充分了解这项新技术和它的强大应用性。