《纽约时报》：我的基因我做主？科学家说不
鹰击长空
黑名单专治乌贼、鱿鱼、杠精、反智和谣棍2018-11-26 20:18
前言：由来自中国深圳的科学家贺建奎宣布利用CRISPR技术成功培养出能够抵抗艾滋病的人类婴儿所引发的科学界和公众对于基因编辑技术直接使用于人体细胞伦理道德方面的担忧和反对。
与转基因不同的是，转基因在农作物和食品中的应用在全世界科学界获得了一致认可，超过130位诺贝尔奖重量级科学家联名支持，而此次涉及到CRISPR技术直接使用于人类婴儿所带来的巨大伦理风险，则引发了百位科学家的联名反对。
那么到底什么是CRISPR技术，以及其涉及的伦理风险到底是什么？有观网网友在私信询问了我这个问题，为了证明科学家在很早就对基因编辑技术在人体直接应用的担忧，以及回答为啥外国科学家或者其他的科学家没有进行这样的实验，我特地找了一篇较早的文章来解答这个问题。
2015年3月19日，一批世界顶尖的生物学家呼吁，在全球范围内暂时禁止在可遗传给下一代的人类DNA上使用一种新型的基因组编辑技术。
什么是CRISPR技术？
1987年，日本学者发现，在大肠杆菌的基因末端（碱性磷酸酶基因的3’侧翼区）有一段间隔重复的DNA序列。之后更多的研究证实，这种重复序列广泛存在于细菌中。2002年，将其命名为CRISPR（clustered regularly inter spaced short palindromic repeats），即成簇的规律间隔的短回文重复序列区域。
2005年，美国等国家进行的多项研究显示，CRISPR中的间隔序列和噬菌体或质粒的序列之间存在同源性，有些甚至达100%。这表明这些间隔序列可能来源于噬菌体基因组。2007年，科学家通过实验证实了该观点，并在链球菌中通过增减CRISPR中的序列改变了其对噬菌体的免疫力。
在CRISPR序列位点的周围存在着一组序列（Cas蛋白组），这其中包含有核酸内切酶、核酸外切酶和DNA-结合区等结构域。随着对不同细菌的基因组的测序和更多相关研究的积累，越来越多不同细菌中的CRISPR系统和Cas基因被发现，其作用机理也逐渐清晰。而Cas蛋白就是其中位点的关键作用点，研究者们根据其作用方法的不同，将其分为了三类（Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型）。
2012年，CRISPR/Cas9技术开始崭露头角，源于杜德纳（Doudna）和其同事发现了一个比较简单的CRISPR（Ⅱ型）系统并对其进行了改造。在这套系统中，只需要一个Cas9核酸内切酶和一条合成两种RNA（CRISPR-derived RNA,crRNA和trans-acti vating RNA，tracrRNA）的嵌合RNA，就可以对双链DNA进行编辑。同时，他们还阐明了其中RNA和编辑目标DNA之间碱基配对的原则。2013年1月，科学家用这项技术首次成功对人类细胞的特定基因进行了定向编辑。
CRISPR/Cas9技术较之前的基因编辑技术，如归巢内切酶(HEase)、锌指核酸酶(ZFN)和转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)技术的优点有哪些呢?
首先，CRISPR/Cas9技术的可编辑位置较多，理论上每8个碱基中就可以找到一个可进行编辑的位置。
其次，CRISPR/Cas9技术更具拓展性，如其可仅对DNA双链中的单链进行编辑，规避染色体变异的风险。
再次，Cas9蛋白可以与其他功能蛋白连接，在特定DNA序列上进行相关蛋白作用的研究。
最后，也是最重要的一点，CRISPR/Cas9技术操作简便且相对之前的编辑技术经济得多，只须简单的几步就可完成，几乎所有实验室都可以进行。
节选自《引领基因编辑时代的革命》
生物学家们担心，新的技术非常有效且容易使用，一些医生有可能会在新技术的安全性尚未得到确认前推进其使用。他们希望公众意识到关于这项技术的伦理问题——新的技术可以用来治疗遗传性疾病，但同时可能用来改善诸如相貌或智力等方面的品质，后者被许多伦理学家认为是一条绝对不应该走的道路。
“利用这项技术可以调控人类遗传，这就是我们要提出这个问题的原因，”在《科学》杂志撰文讨论这一话题的作者之一、曾担任加州理工学院院长的戴维·巴尔的摩(David Baltimore)说。
几十年来，伦理学家一直对改变人类生殖细胞（germline）心存忧虑，改变人类的精子、卵子或胚胎等遗传细胞可持续一生并能遗传给下一代。直到今天，这些担心还是理论上的假设。但是，2012年发明的这项技术使精确编辑基因组成为可能，而且更为方便。这种技术已经被用来编辑小鼠、大鼠和猴子的基因组，很少有人怀疑，它可能以同样的方式用于人类。
这种技术有能力修复或增强人类的任何基因。“它提出了一个最根本的问题：我们将如何看待我们人类的未来，我们是否会采取戏剧性的举措，修饰我们自己的生殖细胞，甚至在一定程度上控制我们的遗传命运。这使人类面临巨大的风险，”乔治·戴利（George Q. Daley）说。他是波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)的干细胞专家，也是在《科学》杂志发表这篇文章的作者之一。
此次在《科学》撰文的生物学家支持这项技术继续在实验室进行研究，几乎没有科学家认为这项技术可用于临床使用。任何此类的使用在美国和欧洲都受到严格的监管。例如，美国科学家在用这项技术改变人类生殖细胞以治疗遗传性疾病前，必须向美国食品与药物管理局（Food and Drug Administration）提交治疗方案。
不过，文章的作者们担忧的是在科学领域缺少监管的国家。他们敦促，“在管辖不够严格的区域，科学家应该避免尝试在临床应用中对人类生殖细胞的基因组进行修改”，直至“科学和政府机构充分讨论”所有的可能的影响和后果。
尽管这一禁令在法律上不会强制实施，看上去不太可能发挥全球性的影响力，但这样的先例还是存在的。1975年，全世界的科学家被要求停止使用重组DNA技术操纵基因，直到相应的规则建立起来。
“那个时候我们要求任何人都不要做这方面的实验，据我所知，实际上也是如此，”巴尔的摩博士说，他是1975年呼吁停止使用重组DNA技术的科学家之一，“所以，在美国你可以相信依赖道德的威信，这也是我们所希望的。”
DNA重组技术是第一个用来改进遗传性物质的技术。但该技术的主要问题是它无法在标靶位置编辑DNA，而任何基因上的非精确改变都可能是致命的。最近的两种方法，锌指(zinc fingers)和TAL效应子(TAL effector)，接近了精确编辑基因的目标，但是这两种方法技术上难度较大。新的基因组编辑方法为加州大学伯克利分校的詹妮弗·A. 杜德纳与瑞典于默奥大学(Umea University)的埃马纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)所发明。
这种基因编辑方法的首字母缩写为Crispr-Cas9，在类似于自然免疫系统的机制中，其细菌能够记住袭击自己的病毒的DNA，当相同的病毒再侵略时可以做好防御准备。研究人员通过对引导序列的选择，能够简单地装备好防御系统，对于任何出现在防御系统面前的基因组，这一系统都会破坏其DNA配对。杜德纳博士以通讯作者的身份在《科学》杂志发表文章，号召管制Crispr-Cas9技术的应用，并组织了形成这份声明的会议。
詹妮弗·A.·杜德纳（Jennifer A. Doudna,） 是新型基因组编辑技术Crispr-Cas 9的发明人之一，图片为她在加州大学伯克利分校的办公室。杜德纳博士以通讯作者的身份撰文要求在世界范围内禁止使用该技术，给科学家、伦理学家和公众以时间充分理解围绕这个科学突破的问题。
Crispr-Cas9技术虽然高效，但偶尔会在人们意想不到的地方误切到基因组。临床中到底可以容忍多少错位编辑而不发生问题和危险，杜德纳小组希望对这一问题在人类基因被编辑前彻底探明。
科学家也表示，用一个正常的基因去替换一个异常的基因看似完全无害，但可能并非如此。
“我们担心人们在不了解改变基因后的效应之前，就盲然地把基因组做了改变。我个人以为，在很长一段时间内，我们都还没有聪明到对改变遗传特征的后果感到踏实，即使是在一个单一的个体中（做出基因改变）。”巴尔的摩博士说。
许多伦理学家已经接受基因疗法的观念，这些基因改变在病人去世后也会随之消失，但他们完全不接受改变生殖基因的做法，因为这些基因变化会遗传给未来的几代人。今年2月，英国议会批准给自身线粒体缺陷的人类卵子转移线粒体，这是一种含有DNA的小细胞器。不过，这种技术影响并不大，因为没有基因被编辑。
威斯康星大学的生物伦理学家R. ·阿尔塔·沙罗（R. Alta Charo）说，对修改人类生殖细胞的态度大致存在两大派别：一个是务实派，寻求利益与风险之间的平衡；另外一派则呼吁要“针对人类应该多大程度上改变自然，建立起内在边界”。基督教的一些教义反对人类扮演上帝的做法，而在犹太教和伊斯兰教的观念里，“人类应该改善这个世界”。沙罗认为自己更像是实用主义者，“我会试图管控这些事情，而不是在一个新技术刚开始时就否定它。” 沙罗也是杜德纳小组的成员之一。
爱德华·兰菲尔(Edward Lanphier)和其他科学家上周在《自然》杂志撰文，呼吁暂停修改人体生殖细胞，此前他们参与开发另一项基因组编辑技术——锌指技术。兰菲尔等人认为，对当前技术的使用可能“存在危险，伦理上不可接受”。
国际干细胞研究学会(the International Society for Stem Cell Research)周四说，它支持该禁令。
以杜德纳博士为首的科学家呼吁就这一事项进行公开讨论，同时也力图建立一些正式的程序，为使用人类基因组编辑技术建立指导原则，比如美国国家科学院召集了一个国际性的会议讨论此事。
“我们需要建立原则性的协议以决定我们是否要以这种方式来提高人类的能力，” 耶尼施博士说，“必须有这种讨论，因为有人正在跃跃欲试。”
原文作者： NICHOLAS WADE，发表于 纽约时报
关于CIRSPR在农作物和食品中的使用
《自然》杂志于2015年10月19日发表报道称，对基因组编辑的农作物，升级版的CRISPR技术可能会绕过生物安全法的审查。不过对于保守的欧盟来说，即使他们没有外源DNA，人们还是可以将这类植物定性为基因改造生物的。
传统上，研究者首先通过输入与编码生成Cas9酶的DNA序列，从而使植物中的CRISPR/Cas9系统开始工作。这种基因附着在质粒上，质粒是一个封闭环形DNA，它常常由农杆菌介导进入植物体内。因此，农杆菌DNA有可能融入在植物本身的基因组里。即使不用农杆菌引入质粒，编码cas9的基因片段本身也可能会被整合到植物体内的基因组里。
目前，部分国家已经批准了CRISPR基因编辑技术在农作物和食品中的使用，由于其没有转基因技术通常涉及的外源基因，因此他不受现行部分国家关于转基因作物使用的法律法规限制。不过，在我国，根据农业部相关法律的规定，凡是涉及基因编辑，修改的，都会被作为转基因作物范围管理，受转基因相关法律法规的限制，其中，最著名的例子当属袁隆平研发的除镉大米，虽然不含有任何的外源基因，但因涉及基因敲除，因此仍受到转基因相关管理规定的管辖。
