基因編輯解密：全球首對基因編輯嬰兒是福是禍

Aso

2018年年末，一個重磅消息讓全世界措手不及——

原南方科技大學(xué)生物系副教授賀建奎宣布，世界上首例基因編輯嬰兒在中國誕生。他們對人體胚胎進(jìn)行了基因編輯，使這對雙胞胎女嬰對艾滋病先天免疫。

很多科學(xué)工作者譴責(zé)賀建奎不顧倫理底線，用人類的胚胎做實(shí)驗(yàn)。而絕大部分的讀者一臉茫然：到底基因編輯是怎么做的？能達(dá)到什么樣的效果？會有什么樣的后果？

作為一名科研從業(yè)者，我已經(jīng)接觸基因編輯兩年多。趁這個機(jī)會，我很樂意向大家解密基因編輯。

基因編輯，顧名思義，改造你的基因嘛。廣義地說，是指在特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行改造。這并不算什么新的技術(shù)，早在20世紀(jì)70年代，基因工程師便可以做到。然而，當(dāng)時的技術(shù)非常低效，想改造一個目標(biāo)基因，往往改造到別的基因或者改成了不是期望的樣子，過程還特別復(fù)雜。

近年來，一項新的基因工程技術(shù)誕生了，它的名字看上去像一串代號——CRISPR/Cas9。于是，就像從新手玩家升級到高級玩家一樣，原來十分繁復(fù)的工作，變得更加方便和快捷，這也使得基因編輯領(lǐng)域“嗖”地飛速發(fā)展起來。

最早發(fā)現(xiàn)CRISPR/Cas9的是日本大阪大學(xué)中田實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家團(tuán)隊。1987年，他們發(fā)現(xiàn)大腸桿菌有一段29個堿基長的序列被5段32個堿基的序列給隔開了，這是不可思議的事，就好比在秦始皇兵馬俑里面混進(jìn)了幾十個古埃及石像。當(dāng)時他們公布了這個發(fā)現(xiàn)，但無法解釋成因。

之后30年，科學(xué)家才慢慢解開了這個謎團(tuán)。

原來，細(xì)菌有一套自我保護(hù)體系。病毒入侵細(xì)菌的時候，會釋放一些DNA或者RNA片段，被感染的細(xì)菌獲取了這些片段后，就會生成一些特異性的DNA片段與病毒的DNA/RNA結(jié)合。這些特異性片段長久地游離在細(xì)菌體內(nèi)，成為一種“記憶”。當(dāng)同一類病毒再度入侵的時候，細(xì)菌的“記憶”DNA可以很快與入侵的病毒結(jié)合，并通過一種叫作Cas9的內(nèi)切酶，精準(zhǔn)地切割病毒的DNA/RNA。中田實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的那段未知序列，正是大腸桿菌切掉的外來病毒序列。你可以想象一下，秦國善于用某方陣進(jìn)攻，第一次用這種方陣進(jìn)攻楚軍時，楚軍大敗。但是楚國謀士研究了這個方陣，當(dāng)秦軍第二次用此方陣進(jìn)攻時，楚軍易裝成秦軍，混入方陣中，精準(zhǔn)地攻擊其要害，方陣自然就破了。

CRISPR/Cas9技術(shù)正是受到細(xì)菌保護(hù)機(jī)制的啟發(fā)，從而可以修改任何一段基因序列。首先，你只需要根據(jù)已知的目標(biāo)基因序列，設(shè)計一個能與這段基因結(jié)合的靶向RNA，靶向RNA與Cas9結(jié)合精準(zhǔn)切開需要改造的基因，然后插入提前設(shè)計好的DNA片段，這些片段能讓這個基因不表達(dá)甚至表達(dá)其他基因。

既然是靶向RNA，那么當(dāng)然有脫靶的可能性，并且這個可能性還很高！靶向RNA要與目標(biāo)基因結(jié)合，必須保持極高的相似性。但是在實(shí)際操作中，哪怕靶向RNA與實(shí)際目標(biāo)基因相似度不是那么高都可以結(jié)合并切開。哈佛大學(xué)學(xué)者在2013年發(fā)現(xiàn)即使結(jié)合點(diǎn)有5個堿基的錯誤，靶向RNA都能結(jié)合。而且在試驗(yàn)中，Cas9的濃度越高，脫靶效應(yīng)越明顯，這樣就會造成本來是高度特異性的切割變得不是那么精準(zhǔn)，有可能會切到完全不相關(guān)的基因上。而人類有20000—25000個基因，30億個堿基對，一旦誤切，要找到誤切點(diǎn)，比大海撈針還要難。

你也許會好奇，嬰兒被基因編輯之后能夠?qū)Π滩∶庖?，這不是好事嗎？未來如果能改寫更多的基因，讓人類變得更強(qiáng)大，這難道不值得高興嗎？

而現(xiàn)實(shí)是，用CRISPR/Cas9來改造胚胎和生殖細(xì)胞在很多國家是違法行為，因?yàn)樗赡芤l(fā)的后果與全人類息息相關(guān)。

首先，就是前面提到的不可預(yù)計的脫靶效應(yīng)。有的基因會被誤傷，胚胎可能早期就會死亡或者有生長障礙，這種情況可以通過篩查去除，但是有些潛在的誤傷早期根本無法發(fā)現(xiàn)，一旦這個胚胎發(fā)育成為嬰兒，可能會在某個時間出現(xiàn)疾病，猶如一顆定時炸彈。

其次，同一段DNA序列可能被多個基因公用，人體有很多基因的功能到目前還是未知數(shù)，如果切割去掉一個基因，看似只是改變了一段序列，但是有可能改變了多個未知基因，這樣也會出現(xiàn)很多潛在的風(fēng)險。

此外，基因編輯還有污染人類基因庫的風(fēng)險。人類的胚胎被基因改造，這些人的后代也會攜帶被改造的基因，進(jìn)而污染了人類基因庫，人類正常的進(jìn)化路徑就會偏離。也許胚胎基因編輯的初衷只是為了預(yù)防癌癥或者其他疾病，但是一旦基因改造胚胎的大門開啟，就會出現(xiàn)任何可能性，比如百毒不侵的人類、沒有痛感的超人等，后果不堪設(shè)想。

當(dāng)?shù)谝粚蚓庉媼雰赫Q生，我們不應(yīng)該急著去歡呼科技的偉大，而是要看到潛在的危險。當(dāng)然了，基因編輯本身并沒有錯，基因編輯改造體細(xì)胞的基因已經(jīng)被應(yīng)用于臨床試驗(yàn)中抵抗癌癥，而且也不會影響到下一代。哪怕出現(xiàn)脫靶效應(yīng)，或者被改造的基因還有別的未知功能，受影響的只是病人腫瘤附近的器官。這樣的基因編輯應(yīng)用，是值得提倡的。