2024-05-22

2018年,贺建奎曾招募8对男方患艾滋病而女方不患病的夫妇,宣布利用CRISPR技术对人类胚胎进行基因编辑,并成功诞生两名经过编辑的婴儿,修改其CCR5基因使她们天生具备抵抗艾滋病毒的能力,这一举动在国际上引发强烈的伦理争议和科学质疑,最终因违反医学伦理法规和非法行医,于2019年被判处三年监禁并被罚款,时至今日依然争议不断。到底什么是基因编辑?如何从科学的角度看待这件事呢?

回到事件本身——需要明白两个关键:艾滋病的致病机理和Crispr基因编辑技术

艾滋病是由人类免疫缺陷病毒HIV引起的一种慢性致命疾病。HIV攻击并破坏人体的免疫系统,特别是CD4+T淋巴细胞,HIV通过其外膜上的脂溶性糖蛋白gp120与CD4+T淋巴细胞表面的CD4受体结合,进入细胞并破坏它。随着CD4+T淋巴细胞的减少,人体免疫功能逐渐下降,使患者易受各种病原体的感染,并发展为严重的机会性感染或癌症。

那贺建奎是如何通过基因编辑改变这种致病情况的呢?CD4受体本质上是一种蛋白质,而蛋白质的合成需要相应基因进行表达,即以该基因的一条链为模板,转录生成mRNA再翻译成相应蛋白质。因此,若表达生成CD4受体的CD4基因发生异常,HIV病毒就无法侵染宿主细胞。研究发现:一些人天生携带CCR5基因的Δ32突变,使得CCR5受体缺失或失活,从而对HIV具有天然抗性,而CCR5受体则是病毒进入宿主细胞的第二步,这一发现为基因治疗提供了潜在的靶点。贺建奎试图模仿这种突变,通过改变CCR5基因使其突变,阻断HIV进入宿主细胞的最后一步。

那如何实现CCR5基因的定向突变呢?要靠精确的基因编辑!那何为基因编辑?

在上世纪80年代,西班牙微生物学家莫伊卡在古菌体内发现一段非常奇怪的DNA序列——由不断重复交替出现的30个随机碱基和36个固定碱基,并具有一定回文结构的序列构成,莫伊卡称其为规律间隔回文重复片段,简称CRISPR,而他随后也在其它古菌体内发现类似现象。这样一个DNA片段究竟是做什么用的呢?科学家将这些DNA片段放入浩瀚的基因库中,与其它生物的DNA序列进行对比,结果发现:这些碱基片段竟然全部都和病毒的基因相匹配。因自然界的古菌总被病毒“迫害”,一个大胆的假说被提出:当病毒首次入侵细菌时,细菌会将病毒的部分DNA序列记录到自己的专用数据库中,也就是上面提到的CRISPR。当这个病毒再次入侵时,细菌就可以快速调用自身数据库中的相应CRISPR作为模板,复制出向导RNA,引导着Cas9蛋白质,在细胞质中寻找与RNA相配对的DNA,入侵病毒DNA,并迅速切割该入侵病毒的DNA,进而实现自我的免疫。这就是Crisper-Cas9系统,说白了这就是由核酸酶+向导RNA构成的细菌防御机制。

那这样的Crisper-Cas9系统和基因编辑有什么关系呢?

通过Crisper系统的运作,我们发现Cas蛋白可以依据向导RNA找到指定对象,并切段其DNA。因此我们可以将我们想要去除或替换的目标DNA序列作为模板,在体外转录成与之对应的RNA,再将这些RNA注入细菌体内,这样细菌体内的Cas蛋白就会与这些向导RNA结合,并把细菌自身与之对应的DNA片段切除。但DNA作为一种非常重要的遗传物质,并不能随意被篡改,所以细菌自身有一套非常完备的防止DNA被随意篡改的系统。当Cas蛋白把细菌的DNA切断后,DNA会将缺失序列重新补回来。但DNA修补有个大BUG就是,只要修补的DNA大部分序列都是正确的,DNA就会将其默认为缺失序列。

此时,我们就可以向细胞中加入大量可用于修补的模版DNA,这个模版DNA大部分序列与被切割位点附近的序列相同,只有个别位点被我们精准改变!当DNA修补bug发生时,这个被精准修改后的碱基序列就被引入到细菌的基因组中,实现了基因组的准确编辑。这就是Crisper-Cas9基因编辑技术!

但要真正实践,还有许多困难:

人类和细菌差异巨大——前者是多细胞真核生物,有以核膜为界的细胞核;后者为单细胞原核生物,无细胞核。对原核生物而言,细胞质中向导RNA及Cas蛋白可随意接触到DNA并将其切割,但对有核膜保护的真核生物而言,还需要在Cas蛋白上加上核定位信号,使它可以通过核膜进入核内接触到DNA并将其切断,贺建奎团队就采用了这个方法。

此外,多细胞生物的基因编辑必须是在受精卵阶段进行,然后将这些编辑过的胚胎移植回母体中进行发育,且要进行持续的基因检测,以确认编辑效果和评估健康状况。

从科学技术层面看,贺建奎团队成功了吗?

他们确实利用CRISPR-Cas9技术进行了CCR5基因的编辑,并产生了活产婴儿,两个出生的婴儿中,只有一人是两个基因均突变成功,另一人则只突变成功了一个。从这个角度看技术上他们确实实现了基因编辑。

但从科学伦理角度来看有无问题呢?

首先,是基因编辑的安全性和有效性问题,基因编辑的长期影响目前还不完全清楚,存在一定的脱靶风险,

即非目标基因被意外编辑,可能产生许多未知风险!比如原癌基因、抑癌基因突变导致细胞癌变。

其次,被编辑的基因是否还有其它功能,可能会被影响,这都不可预测!就是说这个技术并不足够成熟到可以应用于人类身上。

最重要的是,在胚胎中进行基因编辑,涉及到潜在的“设计婴儿”问题,这就是在人为改变人类基因库,对未来的影响不可预知,涉及到更深层的伦理道德等等。

所以,我认为:贺建奎事件本身是不恰当的,对上述提及的所有问题都没有作出足够预设和考虑,缺乏充分的科学验证和伦理批准,贸然的实验,无论是对那对双胞胎还是社会现实,都是极其不负责任的行为,这并不是基因编辑技术的成功应用。

Crisper作为一项生物技术,不仅使人类触碰到甚至可以掌控生命最本质的规律—基因的运作,若使用得当更可以帮助人类解决许多遗传病问题。但作为一个工具,一旦涉及到关乎生命的应用,每向前走一步都会遭遇社会伦理冲突,甚至颠覆当下的世界。那我们究竟是要固守传统伦理道德,停止探索,还是不顾一切发展技术?我想,人类对未知领域探索的渴望是与生俱来的,在充满不确定的世界中总渴望能够抓住一丝丝确定性,这就是生之为人刻在基因里的好奇,若丢掉好奇,不但科学止步不前,我们也会成为麻木的人偶。但反之,我们是否应当为了科学发展全然不顾伦理道德,不加反思地向前冲?不能,因为当探索变为目的本身,最终会异化人类,让我们失去方向,忘记为何要去探索,最终酿成无法承担的灾祸。

所以,我们一定要不断反思,找到两者的分寸,既反思科学发展本身,小心翼翼地前行,也反思当下传统的伦理道德是否需要修正。总之,人类和社会的发展始终是一个动态变化的过程,面对一切新的技术,既要看到它们的潜能,又要认识到可能存在的风险和伦理挑战,更要站在人类发展本身的角度审视并应对这一切变化。人必须成为目的本身而非手段!

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