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从“欢呼”到“恐惧” —— 基因编辑技术知多少

从“欢呼”到“恐惧” —— 基因编辑技术知多少

作者: Ain_邹超 | 来源:发表于2018-12-11 04:01 被阅读14次

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上面这部时长八分钟的短片叫《Powers Of Ten》,中文名《从10亿光年到0.1飞米》。

短片没流量看没关系,因为它和我们今天要讲的内容其实,并没有多少关系。

镜头开始是从湖边公园野餐的男女主角,然后,逐渐抬高,以10倍的比例扩大视野,地球 -> 太阳系 -> 银河系,一直到十亿光年的视野。

从4分39秒,镜头开始拉近,逐渐回到男主的身上,再放大,我们可以依次看到:皮肤组织 -> 细胞 -> 细胞核 -> 染色体 -> DNA -> 碳原子 -> 原子核 -> 夸克粒子。

即便再庞然大物,也是由渺小的单位组成。

而对于一个原子来说,在细胞里的活动,就是它的星际迷航。

生物学上的技术

在细胞内,位于染色体上的DNA(Deoxyribonucleic acid , 脱氧核糖核酸),由四种携带不同碱基的脱氧核糖核苷组成,分别命名为:A、T、C、G。

20世纪50年代,DNA被证明为遗传物质,沃森和克里克(考试重点)两个大佬发现了DNA的双螺旋分子结构,并通过计算发现A+C的数量和T+G的数量相等(数学还得好),提出A-T,C-G的匹配模型。

这是真正意义上,对DNA结构的认识,代表分子生物学研究的全新时代开启。

所以有些谣言说,二战时候就有转基因小龙虾什么的,作为生化武器,可以直接无视了。

随后中心法则的建立,简单的表达就是:DNA 转录为 RNA 翻译成 蛋白质,而蛋白质控制我们一切生命活动和行为。

大家意识到,DNA这种“四进制”的代码,就和计算机程序语言一样,通过不同的排列组合,编写操控生命的程序。

真实情况远比这个复杂,RNA逆转录DNA,RNA调控DNA,蛋白质自身相互作用,蛋白质调控DNA、RNA,DNA自我复制也经常出点幺蛾子等等,一系列复杂的现象让科研人员开始怀疑人生。

就像开尔文那句经典:物理大厦已经落成,所剩只是一些修饰工作。现在,它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。淡素,科学的探索,远远不止这两朵乌云啊(其实詹青云就算说了后半句,也不影响她的论点,陈铭这个老狐狸,肖骁反应也是够快)。

携带遗传信息的DNA片段被称为基因,而基因工程技术就是对DNA序列的研究和改造技术

在很长的一段时间里面,我们只是知道这些DNA的作用,知道DNA突变可能会带来疾病,也可能会带来进化。

我们可以通过基因测序来预测这个生物个体,未来可能出现的表征,但却没有可以修改DNA的工具。

直到生物学家在微生物身上发现一个很有意思的现象。

有些细菌喜欢把外界的DNA片段整合到自己身上,大概是为了使自己变得更强大。

这个机制被一类叫做噬菌体的病毒发现了,噬菌体们计划通过感染细菌,来复制自己的DNA,通过这些DNA表达得到的蛋白质,实现噬菌体的复制。

但是,有些细菌则进化出了防御机制:

它们携带有CRISPR序列,全称叫做:成簇规律间隔的短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)。

这种序列能够识别噬菌体的DNA,并指挥Cas9蛋白去切断或者替换目标DNA,防止自己被噬菌体感染,这套系统被称为CRISPR-Cas9,也成为了最新的基因编辑工具。

和传统的限切酶只能识别特殊的序列不一样,CRISPR的序列在2012年提交的学术论文中被表明,可以进行人工改变,这也就意味着,修改后的序列,基本上对于整个基因组来说,是指哪打哪了。

理论上,每8个碱基(4的8次方,代表65536种情况),就可以准确定位一个基因,这样显著提高了基因编辑效率。

伦理学上的道德

CRISPR-Cas9技术被发现以后,引起了轩然大波,很多基因领域的大牛们都跃跃欲试,毕竟,医学上太多的疾病被认为是基因突变引起的遗传病。

如果这项编辑技术可以用在遗传病,甚至是癌症、心脏病的改造上,那一定是名垂千古的工作。

但是,大家都迟迟不敢动手。

其中一个原因是,CRISPR的识别机制还有待研究,很多时候这个序列并不是完全严格遵守A-T,C-G的互补形式工作,这段序列经常喜欢绑定一些和自己不是100%匹配的目标DNA,也就是脱靶的问题。

这就很像算命先生告诉你,你和公司A小姐八字匹配,五行相生,金玉良缘,但你偏偏爱上的是B小姐一样。

这意味着,一旦打错目标,而又没有及时发现,后果很严重。诞生出来的人要不要销毁?还是本身基因缺陷就够折腾一辈子。

另一个问题就是,新技术都是有钱人垄断的技术,如果他们用在改造自己,提高运动能力,提高智商,甚至长出翅膀什么的,让自己成为无所不能的“上帝”,其他人还能不能愉快的玩下去了?

所以,更多的实验室也就只是小打小闹的在动物模型上,小心翼翼的进行试验。

11月26号,微博上一篇名为,世界首例#免疫艾滋病的基因编辑婴儿#诞生的文章炸锅了。

它的影响力不亚于一颗原子弹,有人称之为“潘朵拉魔盒的开启”,也有人称之为“阿拉丁的神灯”。

兴趣点不在这个领域的网民会觉得这太不可思议了,基因定制人类和天方夜谭没什么区别。

也有不少网民觉得这是一件为国争光的好事情,终于有一天,我们的技术也能诞生首例,嗯,反正不管首例什么,很厉害就对了。

也有人怀疑,这是学术造假吧,这么复杂的技术,怎么可能出自一家名不见经传的医院?

其实早在16年,Nature杂志上,就有不少CRISPR/Cas系统在艾滋病预防上的研究论文。

HIV病毒对T细胞的感染机制是研究比较成熟,CCR5蛋白就是病毒的一个目标。

而有些人天生就是这个基因突变型,他们的T细胞不受HIV感染,被认为可以天然抵抗HIV病毒。

那么剩下要做的,就只是把编辑好的CRISPR序列和Cas9蛋白通过显微注射的方式,导入体外的胚胎细胞,比如试管婴儿,就能完成一系列的工作。

当时对Nature文章的点评上,大家都是一片叫好。新技术,疾病治疗,都是好事。毕竟没有真正临床应用之前,我们还能够憧憬一个美好的未来。

但是,该来的总会来的,而未来已来。

当人类真正实施这个技术,并诞生了一对双胞胎的时候,大家恐慌也伴随而来了。

122位专家第一时间联名抵制,国外专家陆续声讨,当网民还在观望,媒体趁机吸粉引流。

主要论点都是集中在实验本身的技术风险,和未来的阶级分化上面。

但有些媒体说,要如何证明这项实验是成功的呢,用HIV病毒去感染试试吗?

这个观点就很奇怪了,欧洲那么多CCR5突变的人就是现成的样本,为什么还要去验证呢?

就像我们明明知道疫苗是有作用的,当然也可能失效。但难道每个小朋友都需要补一针病毒来验证是否接种成功?

还有说要销毁这对双胞胎,防止基因污染的,就更不切边际了。

70亿分之2的概率,甚至都远远比不上人类自然的突变概率。

她们的下一代只是携带50%的编辑基因,再一代是50%的可能性,也就是可能直接消失这个基因型。

当然,如果要是发生脱靶或者染色体联会什么的,情况要复杂得多,但也远远达不到污染其他70亿人口的程度。

真正要面对的最大问题还是,这类事件不及时制止的话,不成熟的技术一旦滥用普及,才会造成很多未知的危害。

经济学上的利益

在工作以前,我或许不会从这个角度去思考技术。

对于科研来说,我们希望答案只有Yes or No,简简单单。

但是,当我们从多个角度去思考,科学的驱动力的时候,又不得不关注这个问题了。

为什么科学能够发展,带来今天的便利?

回到一百多年前,我们都知道是诺贝尔发明了炸药,准确的说,应该是发明了安全生产炸药的方法。

炸药不仅让他获得了巨大的成就,也取得了巨额的财富,因为需要使用炸药的领域实在太多了,而这些领域都需要向他缴纳专利费。

如果当时有伦理学告诉他,hey,,你的炸药将来会成为一战、二战的武器,并使得无数人类为此丧命。或许他的实验就提前终止了。

为了弥补过失,诺贝尔在晚年设立了诺贝尔奖,用于表彰该领域做出重要贡献的人员。这个奖项被认为是最重要的奖项,也是无数实验室奋斗的目标。

当然,诺贝尔奖已经不再是纯粹的利益,而是荣誉。

因此,在呼吁和平的时候,我们是不是也要考虑一下,炸药带来的科学成就和经济回报呢?

也有读者好奇,为什么一百多年了,诺贝尔的奖金还没有用完?这就是经济学的另外一个领域了。

在工业时代末期和原子时代就更厉害了,除了炸药,核武器的出现成为了毁灭性的武器。

玩过《文明》(Sid Meiers Civilization)的玩家都知道,当你取得各种优势,准备赢得胜利的时候。

但你不知道神级的AI会不会很疯狗的时不时给你丢个原子弹什么的。对,就很像我们隔壁现在的情况,日本强烈抗议朝鲜有核武器。

所以我们需要赶紧签署一个《核不扩散条约》。

但核动力能源是非常好的,人类发展速度实在是太快了,地球储备的能源完全跟不上。

有统计说,假设保持现在的耗能水平,那么全球煤的开采只能维持200年,而石油和天然气则更短,为50年左右。

科学技术是第一生产力,而科技之所以能发展,就是因为它能够带来经济上的回报。也可能是危害。

很多人小时候都幻想过,
有一天,我们可以有猎豹一样的奔跑速度;
有一天,我们可以像爱因斯坦一样的思考;
有一天,我们可以在天空自由翱翔;
有一天,我们可以在海里自由呼吸。

而基因编辑技术就是这个魔盒。

除了在疾病的治疗领域,绝对有很多人希望看到这项技术用于人类改造上。而且富人阶级会更迫切的赞助这个试验,因为技术一旦成熟,能够带来的经济回报也是不可计算的。

这或许是无法阻挡的事情。

但,一定要慎之又慎,因为只要一个不小心,人类就可能上演《生化危机》里面的悲剧。

人类是一根绳索,连接着动物和超人,而绳索悬于深渊上方。走过去危险,停在中途也危险,颤抖也危险,停住也危险。 —— 弗里德里希·威廉·尼采

参考阅读:一秒知识共享,蔡康永薛兆丰实力解答这个难题

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