圖:Mark Schiefelbein/AP/Shutterstock
2018年11月26日,人民網報導了世界首例「基因編輯嬰兒」於中國誕生。消息一出,舉世譁然。11月28日,賀建奎在中國香港召開的第二屆人類基因組編輯國際峰會上闡述了「基因編輯嬰兒」這項備受爭議的研究。該研究使用CRISPR對人類胚胎CCR5基因進行了編輯,以圖讓嬰兒自出生便能夠抵抗HIV,降低其感染愛滋病的風險。但另一方面,由於人類對遺傳信息認知的局限,由此而產生的「基因編輯嬰兒」未來可能面臨著無法預知的風險。因此,這項實驗的貿然開展激怒了整個科學界。
事實上,根據美國加州大學伯克利分校研究人員今日發表於Nature Medicine的一項最新研究,賀建奎所編輯的CCR5基因突變與其他原因(包括流感)導致的過早死亡風險增加有關。換言之,基因編輯實驗的貿然開展可能在無意中縮短了該雙胞胎嬰兒的預期壽命。
該研究基於英國生物樣本庫(UK Biobank)研究項目中近41萬人的基因組信息和相關健康記錄。通過大人群數據分析,研究人員發現,在41歲至78歲之間,擁有兩個CCR5突變拷貝(CCR5-∆32)的個體,其死亡率顯著高於那些只有一個或沒有該突變的人。他們預計,攜帶兩個CCR5突變者的全因死亡率增加21%。研究人員認為,儘管編輯CCR5基因可能具有某些好處,但其潛在影響更值得警惕。
此前,許多科學家曾質疑賀建奎對基因的選擇。CCR5基因能夠編碼一種允許HIV進入免疫細胞的蛋白質。刪除部分基因可以使其失效,模仿自然發生的突變CCR5-Δ32,則賦予了個體對HIV的抗性。但此前研究發現,所有哺乳動物基因組都包含一種CCR5,這表明它在這些動物的生物學中具有重要作用。也有證據表明,CCR5-Δ32突變會使人們更容易受到流感病毒和西尼羅河病毒感染的影響。
然而,CCR5-Δ32突變在一些人群中是十分常見的。大約11%的英國人群攜帶兩個CCR5基因突變拷貝,並且在斯堪地那維亞半島的部分地區甚至更高。事實上,刪除部分功能基因的突變很少如此普遍。對CCR5-Δ32的流行病學研究表明,至少在某些情況下,「禁用」CCR5基因可以帶來某些進化優勢。但具體可能帶來哪些優勢,科學家們仍不了解,自然發生的CCR5基因突變在亞洲也並不常見。此外,CCR5-Δ32突變與預期壽命之間的明顯聯繫也很有趣。此前研究已經將CCR5基因突變與流感感染死亡率增長聯繫起來,而更高的總體死亡率可能反映了這種對流感死亡的更大易感性。但研究人員表示,預期壽命降低的原因可能有很多,因為CCR5編碼的蛋白質與許多身體功能有關,而同時擁兩個基因突變拷貝則在一定程度上失去了這些功能。
論文通訊作者、加州大學伯克利分校綜合生物學教授Rasmus Nielsen說,「除了基因編輯嬰兒涉及的許多倫理問題之外,事實是,就目前的知識而言,在不了解這些突變全部作用的情況下,試圖引入突變仍然是非常危險的。在這種情況下,它可能不是大多數人想要的突變。實際上,平均而言,實際情況可能更糟。」
「因為一個基因可以影響多個性狀,而且根據環境的不同,突變的效果可能會有很大的不同,我認為在任何胚系基因編輯都可能有許多不確定性和未知的影響。」論文第一作者、加州大學伯克利分校博士後研究員Xinzhu Wei表示。
加州大學洛杉磯分校神經學家Alcino Silva對此觀點表示贊同。他認為:「在這一點上,繼續對人類基因進行編輯是魯莽的。無論我們在設計這些遺傳學實驗時是出於怎樣的善意,但我們只是還未足夠了解是否應該在這個時候進行。」他希望看到更多關於缺少CCR5基因人群的健康狀況研究,這可能有助於揭示為什麼CCR5的功能與壽命有關。此外,Alcino Silva的研究小組還發現,阻斷CCR5似乎能幫助人們更快地從中風中恢復,並提高小鼠的記憶力和學習能力。但他同時表示,阻斷CCR5基因就像給汽車拆掉剎車一樣。「汽車會跑得更快,」但傷害風險也會更高——就像對大腦發育的「修修補補」可能導致疾病一樣。「進化一直在努力為我們提供所需要的基因。」
1. Xinzhu Wei, Rasmus Nielsen. CCR5-∆32 is deleterious in the homozygous state in humans. Nature Medicine, 2019; DOI: 10.1038/s41591-019-0459-6
2. CRISPR baby mutation significantly increases mortality
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190603084134.htm
3. Genetic Mutation that Prevents HIV Infection Tied to Earlier Death
https://www.the-scientist.com/news-opinion/genetic-mutation-that-prevents-hiv-infection-tied-to-earlier-death-65960
4. Gene edits to 『CRISPR babies』 might have shortened their life expectancy
https://www.nature.com/articles/d41586-019-01739-w