基因編輯究竟是怎麼回事?「上帝的手術刀」難解「脫靶」問題

近日，基因編輯嬰兒「露露」和「娜娜」出生的消息成了全球矚目的焦點。11月，中國南方科技大學生物系副教授賀建奎宣稱，他和團隊通過對嬰兒胚胎細胞中的CCR5基因進行編輯，使她們在被植入母親子宮前就獲得抵抗愛滋病的能力。

作者：陳翔

基因編輯漫畫圖

消息一經公布，便引起全球震動。不僅因為「基因編輯」技術風險未知，可能產生無法監控和治療的遺傳疾病；而且，在嬰兒出生前就進行基因「改造」，這個行為本身，也是對人類倫理底線的挑戰。這個缺口一旦打開，將對人類的存在，對社會的運轉帶來無法估量的嚴重後果，值得全社會反思。

基因：生命代碼

「我們的身體裡流淌著祖先的血脈」，這「血脈」正是通過「基因」才遺傳下來。我們的眼睛是棕是藍，發色是黑是黃，臉型是長是圓……早在出生前就寫在基因裡了。那麼，基因到底是什麼呢？

研究表明，人類的身體由約40-60萬億個細胞組成。這麼多的細胞，最初都是由受精卵分裂而形成的。在每個細胞的細胞核裡，存在著46條染色體（只有生殖細胞為23條）。這些染色體一半繼承自父親，一半繼承自母親，由呈雙螺旋結構的DNA和五種蛋白質構成。在DNA長長的鏈條上，不同片段有不同的作用，有的片段決定臉型，有的片段決定眼睛大小……也有的片段，可能沒有或者我們還不知道它有什麼作用。那些「有作用」、有「功能性」的片段，就是我們所說的基因。

人類所擁有的基因數量大約在兩萬個左右，正是這些基因決定了我們的身體構造和表現特徵。不僅人類，其他生物的遺傳規律也是如此，因此，改變基因，就可以改變生物的形態和特徵；改變基因，就可以定向培育出符合人類需求的「物種」。

日本NHK電視臺編寫的《基因魔剪》中提到了一種叫「荷蘭乳牛」（Holstein）的牛種，這種牛體型巨大、性情溫順、反應遲緩、乳房十分發達，具有很大的產奶量，我們喝的牛奶很多都是來自於它。然而，理論上講，垂著這麼大的乳房，反應又遲緩，荷蘭乳牛很難從奔跑速度極快的肉食動物嘴下逃生，那麼，它是如何將自己的物種在殘酷的生存競爭中保存下來的呢？

日本NHK電視臺編寫的《基因魔剪》

其實，所謂「荷蘭乳牛」，在自然界中本不存在。它的出現就是人類利用遺傳規律「改造」生物特性的成功嘗試。最開始，人類對野生牛種進行「馴化」，把牛飼養在圍欄之中，並記錄牛的產奶量。然後，將產奶量高的牛互相交配，並把這個過程不斷重複。終於，「荷蘭乳牛」這一理想的奶牛品種誕生了。不止是奶牛，許多以穩定食物供給為目的的生物品種都是經過類似的重複交配而獲得的。比如：結穗多的水稻、精肉產出比例高的牲豬，等等……人類利用遺傳規律，將生物特性從「自然選擇」變為「人工選擇」。

然而，若是創造新品種，必須經過數百年的漫長歲月，這還是在雜交順利的情況下。實際上，我們不一定在每次雜交中都能獲得符合預期的品種。那麼，能不能想辦法在較短的時間內改良出理想的品種呢？一種方法就是直接在生物的基因上「動手腳」。

「基因編輯」是怎麼回事?

在「基因編輯「技術出現之前，改變生物基因主要靠引導其「基因突變」，也就是說，使用輻射或化學物質作為突變原，破壞生物某個特定基因，讓它無法起作用。據說通過這種方法，科學家曾創造出剩飯放冷後也不會變硬的水稻品種以及肉質非常肥厚的牡蠣。然而，這項技術要想獲得成功十分依靠運氣。因為，在數量上萬的龐大基因之中，我們無法預測遭到破壞的會是哪個部分的基因，想要破壞目標基因，只能依靠偶然。而在絕大多數情況下，遭到破壞的都是非目標基因，所以研究者們只能不斷重複相同的實驗。

這種情況下，如何能夠精準破壞目標基因，準確「編輯」我們需要「改造」的那部分基因，就成了科學家們需要攻克的難題。這個難題的解決方案就是「基因編輯」技術。所謂「基因編輯」技術，能「以迄今為止最高的準確率，對指定基因進行破壞」。

要精準「編輯」目標基因，至少需要包含兩個步驟：首先要準確地「找到」這段基因，然後再將其「切除」，替換成我們所需的基因，或者讓其自然修復。因此，用作「基因編輯」的「工具」就需要具備「嚮導+切斷」的兩個部分。

大約在20年前，出現了第一代基因組編輯技術——ZFN（鋅指核酸酶），經過設計的鋅指蛋白可以在數萬基因中找到目標基因並與之結合，而其上連接的內切酶就發揮類似剪刀的作用，將基因切斷，使目標基因喪失作用。2010年左右，第二代基因編輯工具TALEN在讀取效率和切除準確度上又有提升。但想要完成這種蛋白質的製備，必須具備極高的知識水平和技術能力。因此，2012年出現的第三代技術：CRISPR-Cas9，以其製備簡單，精準度高的特點，迅速獲得關注。

前兩代基因編輯都是以蛋白質作為嚮導，但CRISPR-Cas9用更加容易製備的RNA作為「嚮導」，用Cas9內切酶作為「剪刀」，操作過程簡單了許多，定位更加精準，無需切斷DNA的雙鏈，僅切開單鏈就可以進行編輯，大大降低了染色體變異的風險。於是，「基因編輯」聽上去變得像我們日常對文檔進行「定位、剪切、粘貼」一樣簡單。

通過基因編輯，科學家已經培育出「無角奶牛」，以後還有可能設計「功能牛」，直接將人體所需營養物「編輯」進動物體內。不僅如此，培育發芽後無毒的土豆，不易腐爛的西紅柿，高產的水稻，「溫順」的金槍魚……都已經在科學家的實驗當中。這樣看來，出現不會咬人的蚊子、不長象牙的大象、不長角的犀牛，以及見到獨角獸，甚至復活那些已經絕滅的動植物是指日可待的事情了。

「基因編輯」危險在何處？

既然如此，利用「基因編輯「技術消除「壞」基因不應該是一件好事情嗎？為什麼不僅我國120多位科學家聯名譴責，國際上也不認可這個行為呢？

浙江大學生命科學研究院教授王立銘，也是《上帝的手術刀：基因編輯簡史》的作者表示，「基因編輯技術雖然在快速發展，卻仍有很多根深蒂固的風險沒有得到解決，其中最主要的就是」脫靶「的問題」，也就是在切除「壞」基因時連帶破壞了正常的無關基因，導致出現「非常嚴重的、而且從原理上難以準確預計的遺傳疾病風險」。除此之外，一個基因可能自身具有多種功能，基因被切除後，這段基因所具有的其他功能也會遭到破壞。

《上帝的手術刀：基因編輯簡史》

由於未知的風險太大，科學家對在人體上直接進行基因編輯顯得非常謹慎，除非好處遠大於風險，否則不能以人作為實驗對象。此前，的確有患愛滋病、血友病、白血病等嚴重遺傳病的患者接受過基因治療，並且看到了不錯的效果。但這些基因修改全部都是針對已患病的患者，所被「修改」的基因也都是在體細胞內。也就是說，即使治療出了什麼問題，後果只針對個人，不會遺傳給後代，也不會擴散給其他人。

而此次對雙胞胎的基因編輯，針對的是生殖細胞，如果出現問題，是會遺傳給後代的。即使這兩個孩子沒有顯示出異常，也不代表不存在未知的致病隱性基因遺傳給後代。如果不對這兩個孩子進行持續性監測，對她們的健康和對她們周圍人的健康都是一種不負責任。而如果從小就讓這兩個孩子成長在被監測的環境中，讓她們知道自己和其他孩子與眾不同，是否會對孩子是心理健康產生影響呢？將來孩子步入社會，是否有人願意與她們結婚？又是否應該允許她們與她人結婚呢？

或許很多人覺得這個探討過於嚴重，哪怕不經過人為編輯，人類基因也有產生突變的可能性，被修改的基因對人類存在本身的影響也不會有那麼大，不必誇大其詞。甚至，哪怕被編輯的基因出現什麼問題，隨著技術不斷成熟，我們也可以用更先進的基因技術對其進行治療和控制。

那麼，這樣的考慮未免過於簡單了。因為，基因編輯技術一旦突破了治療邊界，就可以按照個體意願對人類進行「增強」，「定製嬰兒」將會成為一種社會現象。孩子的性別、頭髮或眼睛的顏色都可以被選擇，疾病可以被消除，再進一步，還可以幫孩子「加點兒分」。就算嬰兒完全健康，也可以讓孩子更漂亮一些，記憶力水平更高一些，性格更開朗一些……而且，如赫拉利在《未來簡史》中假設的：「就算你不想對自己的孩子這麼做，如果鄰居都這麼做了怎麼辦？難道要讓孩子輸在起跑線上嗎？又如果，本國政府禁止對嬰兒進行基因幹預，但某個國家對此毫無限制，於是製造出許多了不起的天才、藝術家和運動員，遙遙領先於全世界，又該怎麼辦」？我們就像這樣一小步一小步地走著，等到哪天，就會有孩子的基因類型名錄來由父母選擇。

而能夠選擇基因，就意味著個人的基因信息將變成一種商品存在，基因信息也有可能出現洩漏或者被用於交易，還可能被當作評價標準。學校可能拒絕基因條件不夠好的孩子，經過基因編輯的孩子可能會歧視「自然人」。有錢人能得到更好的基因編輯，而這會造成更大的貧富差異。

不僅如此，事實上，世界上很多國家對孩子的性別都有所偏好。我國很長時間以來是生男則喜,生女則憂；而加拿大人或墨西哥人則更偏愛生女孩。對於什麼樣的孩子是「優質」的標準，總是隨著時代和地域變化而變化的，如果父母為孩子選擇的「優勢」基因不是孩子想要的呢？「基因編輯會不會破壞人類基因庫的多樣性？會不會讓人類變得千篇一律，毫無特色？會不會塑造永恆的不平等」？這些都是我們需要提前思考的問題。

基因技術的邊界在哪裡？使用規範是什麼？出現問題應該如何問責？在這些問題沒有想明白之前，技術進步越迅速，我們越需要警惕。因為魔鬼一旦從瓶子裡放出來，它就不會再回去了。

（原標題：「基因編輯」危險在何處?）

來源：北京晚報

編輯：tf008