導讀：CRISPR技術(shù)這一被譽為“基因編輯”的神器或?qū)⒖梢员挥糜谌祟惻咛サ幕蚓庉?，然研究者從基因工程的角度來設(shè)計嬰兒。然近日，MIT科學評論、Science、Nature雜志齊發(fā)文，對“到底該不該對人類胚胎進行基因編輯？”展開了大討論。

3月5日，MIT科技評論發(fā)表了一篇名為《設(shè)計完美嬰兒》的文章，文章中不僅提到了哈佛大學醫(yī)學院著名遺傳學家、基因編輯牛人George Church，還提到了來自中國北京大學，曾被福布斯雜志評為“2014年度科學及醫(yī)療領(lǐng)域30位30歲以下俊杰”、現(xiàn)任哈佛大學博士后的楊璐菡。也正是這篇文章，使得國際頂尖學術(shù)期刊《自然》和《科學》雜志皆發(fā)表評論性文章，呼吁科學家們暫時停止對人類胚胎DNA編輯的研究。

科學家們從外科醫(yī)生那里獲得靈感，即對鐮狀紅細胞貧血患者額錯誤基因進行編輯，這不會影響到胚胎細胞，更不會改變后代的DNA信息。相比之下，通過基因編輯技術(shù)對胚胎DNA進行修飾時，這些新插入的基因信息將會對后代產(chǎn)生影響，使得很多人反對進行胚胎DNA編輯。那么到底該不該對人類胚胎DNA進行基因編輯呢？本文綜述了不同期刊及行業(yè)人士的一些觀點。

基因編輯的神器：CRISPR技術(shù)

CRISPR技術(shù)經(jīng)過短短三年的發(fā)展，已經(jīng)成為科學家修飾DNA的常用工具。由于CRISPR的精準編輯功能，使得它已經(jīng)在一些人類致命性疾病上已經(jīng)具有廣泛的應(yīng)用， 并開發(fā)出了一些基因治療手段。

    基因編輯工具CRISPR，可利用酶（白色）和RNA引物（藍色）通過DNA片段（紅色）在特定的區(qū)域來剪切DNA

無論是通過華人科學家張鋒，還是中國的知名遺傳學者黃行許教授，以及美國哈佛大學的George Church教授等，我們認識到了CRISPR基因編輯是近年來的熱點技術(shù)。2013年兩篇發(fā)表在《科學》上的論文開創(chuàng)了CRISPR基因組編輯技術(shù)的新時代，隨后生命科學界刮起了CRISPR風暴，迄今為止CRISPR方法已迅速席卷了整個動物王國，成為DNA突變和編輯的一種重要技術(shù)。

對人類DNA進行編輯具有劃時代的醫(yī)學意義

新的基因編輯技術(shù)使得精確地修飾人類DNA成為可能。哈佛大學的基因編輯大牛George Church或許就知道如何從基因工程的角度來設(shè)計嬰兒。Church的實驗室絕對稱得上是一個迷宮，在這里你可以隨處看到研究者們向埃希氏大腸桿菌里插入你從未見過的遺傳密碼子；并采用基因工程技術(shù)將修飾過的DNA導入長毛象的體內(nèi)。

Church的實驗室簡直是創(chuàng)造新技術(shù)的核心，研究者們總能在他的實驗室里創(chuàng)造出自己所期望的生物，此外還有一位來自中國北京的年輕博士后楊璐菡。她正在跟隨Church教授開發(fā)一種強大的基因編輯工具——CRISPR-Cas9。在Church的指導下，楊博士已經(jīng)創(chuàng)立了一家小的公司，進行豬和駱駝的基因編輯，插入優(yōu)勢基因，敲除劣勢基因。

                                                  在哈佛大學從事博士后研究工作的楊璐菡博士

記者在聽過楊博士的一番講解后，終于找到了一個向他請教的機會：這些操作可以在人類身上實現(xiàn)嗎？可以豐富人類基因庫嗎？科學的主流觀點會支持這些聽起來不太安全、不負責任甚至是不可能實現(xiàn)的想法嗎？

楊博士一邊不假思索地回答道，當然可以，哈佛大學的實驗室曾有個計劃以期達到夙愿；一邊打開了筆記本電腦里的名為“生殖系細胞編輯”的PPT，上面赫然寫著“改變?nèi)祟愡z傳信息的提議”。

楊博士解釋道，生殖系細胞即我們熟知的精子和卵細胞。通過編輯生殖系細胞DNA，可以對后代的錯誤DNA進行修飾，這項技術(shù)可以使一些家族擺脫囊性纖維化等遺傳性疾病；此外還可以向人體細胞植入相關(guān)基因，使機體免受阿爾茨默病、老化等疾病。

楊博士的實驗室與哈佛醫(yī)學院另一個研究衰老的專家David Sinclair的實驗室合作，他們一起提取不成熟的卵細胞，然后在實驗室內(nèi)進行培養(yǎng)和分離。楊博士將會在這些細胞中對BRCA1突變基因進行改造，旨在創(chuàng)造一個不會導致女性乳腺癌的卵細胞。

因此，一旦這項技術(shù)實現(xiàn)了，這在醫(yī)學上將具有劃時代的意義，就像上世紀出現(xiàn)的疫苗那樣意義非凡。

對人類胚胎DNA進行編輯

訂制“完美嬰兒”備受爭議

針對坊間已經(jīng)有人用精確的基因編輯技術(shù)改寫了人類胚胎的DNA，美國再生醫(yī)學聯(lián)盟的主席Edward Lanphier聯(lián)合4位學者在3月12日的Nature雜志上發(fā)表評論文章，號召研究者們暫時不要對人類生殖細胞進行基因編輯。因為用現(xiàn)有技術(shù)對人類胚胎進行基因編輯，可能對后代產(chǎn)生無法預測的后果，尤其是萬一改造出了具有“黑暗超能力的嬰兒”時，人類或?qū)o法控制局面。

基因編輯技術(shù)的先驅(qū)Fyodor Urnov是這篇文章的作者之一，他與Lanphier共同指出：“這樣的技術(shù)可能被利用，進行非治療性的基因編輯。我們擔心這樣的倫理問題會引起公眾抗議，影響基因編輯技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的美好前景，”現(xiàn)在有許多研究團隊正在嘗試用基因編輯工具（尤其是CRISPR）治療人類的基因缺陷（比如校正白細胞）。他們擔心，用基因編輯制造“設(shè)計嬰兒”會使這一技術(shù)遭到全方位的抵制。生殖細胞基因編輯（改造胚胎、卵子或精子）一直是人們關(guān)注的焦點，因為這樣基因修飾會代代相傳影響后代。Lanphier他們認為需要停下任何涉及人類胚胎的生殖細胞基因編輯。

而另一些科學家不同意這個立場，事實上包括Urnov所在的公司，許多機構(gòu)已經(jīng)采用了基因編輯工具來診斷人類的遺傳缺陷（例如，對白細胞的編輯），因此要想消滅那些遺傳學疾病，這需要科學家對研究進一步研究。

《科學》雜志的報道采訪了波士頓兒童醫(yī)院的George Daley教授，其認為在現(xiàn)在人類對胚胎DNA基因編輯認知不全的情況下，就允許對生殖細胞的改造的確為時過早，即使在今后技術(shù)成熟了也需要獲得當事人的同意，讓其清楚地認識到，這些基因修飾是可以遺傳給后代的。

中美科學家在基因編輯方面處于領(lǐng)先優(yōu)勢

日本科學家質(zhì)疑中美監(jiān)管基因編輯的能力

中國上海科技大學生命科學與技術(shù)學院的遺傳學家黃行許（Xingxu Huang）教授正在向其所在機構(gòu)的倫理委員會提出申請，以批準其可以從遺棄的人類胚胎中來研究基因改造。據(jù)了解，中國每年不孕不育夫婦在醫(yī)院內(nèi)遺棄的胚胎近一半，僅江蘇省人民醫(yī)院生殖中心試管嬰兒方面已經(jīng)做了近6000個周期，這個數(shù)量以每年20%的速度增加。在這些周期中，至少有一半成功孕育出了寶寶，一半的胚胎被冷凍保存數(shù)年至無人問領(lǐng)）。

                                                                Cas9/Paired sgRNAs strategy

2014年2月，黃行許教授用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對猴子胚胎進行了基因編輯，并且獲得了活蹦亂跳的基因工程猴。當然目前法律不允許人類胚胎實驗走那么遠，但CRISPR技術(shù)“在人類中有很大的應(yīng)用潛力，也使得其對這項技術(shù)在人類上的應(yīng)用多了幾份設(shè)想。

除了黃教授以外，加州的拉荷亞索爾克生物研究所（Salk研究所）的發(fā)育生物學家Juan Carlos Izpisua Belmonte正在用基因編輯技術(shù)去除線粒體的致病突變，他的研究對象是未受精的卵子。未來，經(jīng)過線粒體修飾的人類卵子可能會用于IVF試管嬰兒，防止后代從母親那里遺傳到線粒體疾病。

另外還有傳言說，科學家們已經(jīng)獲得了經(jīng)過基因編輯的人類胚胎。一些不愿透露姓名的研究者告訴Nature團隊，相關(guān)論文正在考慮要發(fā)表出來。

2014年，北海道大學的Tetsuya Ishii發(fā)表綜述指出，生殖細胞基因編輯在許多國家都是明令禁止的。但近年來飛速發(fā)展的基因編輯技術(shù)（主要是CRISPR）帶來了新的沖擊。這些技術(shù)非常簡單很容易在生殖診所中使用，過早被用于人類的可能性很高。

首當其沖的問題是，基因編輯會出現(xiàn)脫靶效應(yīng)，在靶點以外的地方引起突變。中科院生物物理所劉光慧（Guanghui Liu）研究員之前發(fā)表的一項研究表明，在干細胞中編輯一個基因，并沒有在其它基因組位點引起多少突變。不過，他警告說這只是一個個例。加州大學的生化學家Jennifer Doudna認為，基因編輯技術(shù)在醫(yī)療上的每一個應(yīng)用，都需要分別驗證其安全性和有效性。

Ishii最擔心的是美國和中國。生殖細胞基因編輯在美國并沒有被禁止，只是需要政府批準。但從歷史上看，這種限制并沒有起到很好的效果，比如說那些未經(jīng)驗證的干細胞治療。中國雖然有相關(guān)禁令但執(zhí)行起來可能并不容易，比如說用超聲鑒定性別就沒有完全被控制住。而且中國的靈長類基因編輯發(fā)展得最為迅速?！笆澜绺鞯囟加性S多狡猾的生殖診所，” Ishii說。

科學始終是一把雙刃劍

造福人類才是最關(guān)鍵！

George Church的思想就很前衛(wèi)，他在接受記者采訪時就表示，既然我們很多人都期望擁有一個藍眼睛和金發(fā)的漂亮寶寶，那為什么就不能訂制一批能夠成為未來的領(lǐng)導或科學家的人類呢？

從2014年8月美國公布的一項調(diào)查問卷來看，對于“基因編輯胚胎DNA”這件事，一些保守者和倫理學家或許是占了上風。

目前除美國以外，大多數(shù)國家已經(jīng)明確禁止了胚胎DNA編輯技術(shù)，以及許多科學協(xié)會也一致認為對胚胎DNA進行編輯是危險的。歐洲人權(quán)和生物醫(yī)學委員會就認為改變?nèi)祟惢驇焓且环N犯罪行為，這是對人類尊嚴和人權(quán)的一種褻瀆。

但是，Church教授表示在這項技術(shù)切實可行前，這些也都只是虛張聲勢。因為現(xiàn)在，即使有CRISPR技術(shù)的支撐，對胚胎DNA進行編輯也只是一種尚未實現(xiàn)的可能。

楊璐菡博士還補充道，這個實驗過程非常復雜，研究者需要先從紐約的某所醫(yī)院里找到由BRCA1基因突變引起的卵巢癌患者的子宮，并從其體內(nèi)獲得胚胎才可以進行試驗研究。

不過當記者問到人類何時會進行胚胎基因編輯時，她也未正面回答該問題。因此很難知道她描述的試驗是否會發(fā)生、終止還是懸而未決。Church在電話里表示那并非一個什么大的計劃，頂多算得上一個未結(jié)果的項目。盡管他們今后醫(yī)院可能會跟實驗室有一些合作，不過楊璐菡博士后已經(jīng)有好幾個月未做試驗了。

波士頓還有一個叫做OvaScience的公司在運營著，里面有來自中國、英國等不同國家的科學家，這家位于馬薩諸塞州劍橋區(qū)的公司聲稱已經(jīng)有數(shù)位全球頂級生物學家成為其品牌顧問。

雖然在胚胎和生殖細胞中進行基因編輯需要經(jīng)過廣泛的安全和倫理學討論，不管這種在人類胚胎進行的特殊試驗的最終命運會怎樣，以及人類對胚胎DNA編輯的觀念發(fā)生何種改變，但倘若這樣的研究有望消滅遺傳疾病，不應(yīng)當因噎廢食。因為無論科學發(fā)展到何種階段，它始終是一把雙刃劍，科學家們合理地利用、造福人類才是最關(guān)鍵！