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科学|“基因魔剪”将生命科学带入一个新时代，如何善用还需全社会共同努力

科学|“基因魔剪”将生命科学带入一个新时代，如何善用还需全社会共同努力
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诺奖组委会官网截图
诺贝尔化学奖首次颁给了两位女性科学家——德国马普病原学研究所教授埃玛纽埃勒·沙尔庞捷和美国加州大学伯克利分校教授珍妮弗·道德纳 。 自从这两位女科学家于2012年研发出CRISPR/Cas9技术以来 ， 这把神奇的“基因魔剪”就将生命科学带入了一个新时代 。
能够在底层修改遗传密码 ， “基因剪刀”的出现 ， 如同捅破了一层窗户纸 。 如今 ， 全世界几乎所有的分子生物学实验室都在使用这一技术或开发相关工具 。 然而 ， 正是由于其改写生命遗传信息的便利性 ， 也使得其面临巨大的伦理挑战 。
今天 ， 在谈及今年这项实至名归的诺奖成果时 ， 不少专家表示 ， 永远没有完美的技术 ， 如何善用这把“基因剪刀” ， 使之在为人类增加福祉的轨道上有序前行 ， 还需全社会的共同努力 。
分子遗传学第三座里程碑终于“实至名归”
“基因编辑技术从诞生那天起 ， 科学家们就知道 ， 它获得诺贝尔奖只是时间问题 。 ”中科院分子植物科学卓越创新中心研究员覃重军对“基因剪刀”技术的获奖并不意外 。
他解释 ， 在分子遗传学的发展历程中 ， 技术层面有三座里程碑：基因测序技术、PCR技术（聚合酶链式反应） ， 以及CRISPR/Cas9基因编辑技术 。 长期以来 ， 科学家们只能通过物理和化学诱变、同源重组等方式来对DNA进行编辑 ， 这些方法昂贵而麻烦 ， 准确率也不高 。 基因编辑技术使人们可以方便地按照自己的意愿改写DNA 。
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Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
覃重军列举了他们团队在2018年所做的一项工作——把16条染色体合并成一条 ， 在做融合时 ， 按照传统方法在染色体上切割、连接 ， 效率太低 ， 而“基因魔剪”则可同时精准切割5-10个基因位点 ， 大大提高了操作效率 。 “可以说 ， 从微生物到植物、动物 ， 几乎所有分子生物实验室都在使用这项技术 。 ”他说 。
“它可以从底层修改遗传代码 ， 又能在这一技术上发展各种延展技术工具 。 ”北京大学生命科学院教授魏文胜告诉采访人员 ， 如此炙手可热的基因编辑技术其实缘起于一个非常不受重视的领域 。
今天获奖的两位女科学家 ， 其“主业”原本都不属于基因编辑领域 。 沙尔庞捷从事的是微生物学研究 ， 当她在分析细菌的基因序列时 ， 发现了一些如回文般重复出现的序列；当她溯源这些序列时 ， 发现它们来源于噬菌体（一种可侵入细菌的微生物） ， 由此打开了一扇通往基因编辑技术的大门 。
美国麻省理工学院终身教授、华人科学家张锋最早在哺乳动物细胞内证明了“基因剪刀”的可行性 ， 此前也被视为诺贝尔奖的热门人选 。 这次他没有获奖 ， 覃重军表示有些遗憾 。 而魏文胜则提到 ， 另一名立陶宛科学家几乎同时与两位女科学家有了相同的发现 ， 很遗憾与诺奖失之交臂 。
当然 ， 奖励原创是诺奖的“铁律” 。 几乎所有人都认为 ， 无论怎样的获奖组合 ， 这两位女科学家都是“绕不过去的”获奖人选 。
“改写生命密码”必须严守伦理底线
简单、高效、好用 ， 这几乎是所有生命科学家对“基因魔剪”的评价 。 中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞说 ， 2012年两位女科学家的论文一经发表 ， 大家几乎都开始尝试这种新技术 ， “相比于以前的基因组编辑工具 ， 它太简单、太好用了 。 ”
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而且 ， 研究者几乎无需与原创者的课题组合作 ， 就可以自己学着使用和开发新工具 。 就在这把“基因剪刀”诞生的第二年 ， 高彩霞的团队利用这一工具创制了世界首株CRISPR编辑水稻 。 而通常情况下 ， 一种新的分子生物学工具要经过很多年才会被广泛采纳 。
就在“基因魔剪”显示出“无所不能”的非凡潜力时 ， 其对社会伦理的挑战也在逐步显现 。 2014年2月 ， 有研究者利用CRISPR/Cas9精确改变了食蟹猴的胚胎基因组 。
在与《美国科学家》杂志的一次访谈中 ， 沙尔庞捷表示 ， “科学家与研发者、制药业、临床医生、伦理学家以及公众一道 ， 需要就这个工具如何运用达成一种共识 。 ”
“CRISPR/Cas9目前一定不能用于人类生殖细胞 ， 这是不容挑战的伦理底线 。 ”中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员李劲松说 ， 就在今年9月初 ， 国际人类生殖细胞基因编辑临床应用委员会发布了一份长达200多页的《遗传性人类基因组编辑》报告 ， 他也参与了报告的撰写 。 报告称 ， 在明确能够有效、可靠地进行精确的基因组改变而不使人类胚胎发生不希望发生的变化前 ， 经过基因编辑过的人类胚胎不能应用于妊娠 。 也就是说 ， 目前而言 ， 该技术仍不成熟 ， 风险太大 ， 尚未达到临床应用标准 。


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