地中海贫血试纸

前几年国外发明了一种新的转基因技术,在国内已经得到了广泛的应用,但是国内外都只是用在动植物(无论是体细胞还是性细胞)或者人体体细胞上。由于伦理问题和一些国家法律的明确禁止,从来没有人修改过人类性细胞的基因。

中国中山大学生物学副教授黄俊捷和他的合作者于4月6日5438+08打破了这一局面。他们在世界上首次报道了人类性细胞被基因改造以获得早期胚胎。一石激起千层浪,这项研究引发的关注最近一直在发酵。

为什么这种技术进步会引起巨大的伦理争议?一旦将基因技术应用于性细胞,不仅可能出现基因的“个人定制”,还可能影响多代人甚至人类进化。《赛先生》将对此发表多篇文章,欢迎不同意见投稿。在今天发表的第一篇文章中,中国科学院生物物理研究所助理研究员王成智认为,这种技术进步打开了一个潘多拉的盒子,后果可能难以预料。

王成智(中国科学院生物物理研究所助理研究员)

4月18日,中山大学生物学副教授黄军带领研究团队在Protein & amp;《细胞》杂志发表论文,在国际上首次报道了通过基因编辑技术改造人类胚胎的研究进展。在这项研究中,研究小组修改了人类三核受精卵中的HBB基因(编码血红蛋白)。一石激起千层浪,国际科学界对这项研究迅速做出了不同的反应,这项研究引发的伦理关注也在不断发酵。

遗传病:无尽的缺陷

在黄军发表在课题组上的论文中,他们修改了受精卵中编码珠蛋白的HBB基因,该基因的突变将导致一种常见的遗传病——β地中海贫血。

这种疾病会导致严重的贫血、发育异常、骨骼变化,甚至新生儿死亡。类似的遗传病还有很多,很大一部分是家族性的。这些疾病一代代折磨着整个家族,就好像他们的祖先有某种不可解的诅咒。

20世纪以前,人们对这些疾病的认识非常肤浅,几乎没有对策。更糟糕的是,在古代东西方,近亲结婚的习俗非常流行。16世纪,西班牙哈布斯堡王朝显赫的继承人查理二世由于家族长期近亲结婚,患有各种遗传疾病,尤其是由于身体缺陷没有子嗣,最终导致哈布斯堡王朝迅速衰落。在古代中国,近亲结婚经常发生。一个著名的例子是汉武帝和他的皇后陈阿娇是表亲。

显然,近亲结婚导致了家族遗传缺陷的遗传和积累,而不同遗传背景的人之间的通婚会不断“稀释”遗传缺陷。但是,即使父母只有一方的染色体含有遗传缺陷基因,他的后代遗传该基因的可能性仍然高达一半。显然,要想彻底消灭一个家庭中的一种遗传病,就必须保证所有出生的婴儿都不携带患病基因,并且体内受精过程在生理条件下是随机的。

2014北京大学巧姐、谢晓亮、唐福福合作,利用极地单细胞测序技术,帮助一对患有遗传病的夫妇在体外选择出无致病基因和已知突变的胚胎,使他们的婴儿彻底摆脱“家族诅咒”。这是遗传病史上具有“里程碑”意义的突破,使人类首次在个体层面终结了家族的致病基因。

这项工作与黄军团队工作的不同之处在于,它只是一个人工选择受精胚胎的过程,并不触及胚胎人工转基因的伦理红线。而这条红线,不亚于人类与“造物主”的分界线。在它之外,人类可能进入另一个改造自己物种的世界。

转基因:上帝之手

人类大概从来没有停止过思考自己从哪里来,为什么是人类,因为不同的文化都可以找到类似的故事:一个(或多个)超级强大的“上帝”创造了所有物种,包括人。在这些不同文化背景的童话中,还可以找到其他类似的故事。比如有些“神”可以改造现有的物种。比如古希腊神话中雅典娜把美杜莎的长发变成了一条毒蛇,日本神话中甚至还有恶灵蛊惑男人种下情人的头,得到一棵脸树的传说。可见人类的想象力已经可以跨界改造生物了。

事实上,人类改造物种的愿望一直存在,也一直在实践。今天,与人类密切相关的动植物,从办公室的盆栽植物到家里的宠物,再到作为食物的各种畜牧业,几乎都是人类通过各种繁殖方式(主要是通过杂交)改造出来的,而这一切背后的原理直到上个世纪才被人类所认识。

今天,关于生物性状的两个基本知识几乎已经成为常识:所有的生物性状都是由基因决定的;基因的本质是脱氧核糖核酸(DNA)序列。当人类窥探到创造的奥秘时,不可避免的事情就要发生了:人类想要改造自己。

人类想要改造自己,从现在越来越流行的整形医院就可以看出来,但是人类从来没有在基因层面改造过自己。自从“双螺旋结构”的大门打开后,人类对DNA的操纵越来越自由。限制性内切酶、连接酶、修饰酶等工具不断被发现和修饰,科学家可以像乐高积木一样随意拼接试管中的DNA片段;聚合酶链式反应、DNA合成技术和DNA测序技术使科学家能够读取和创造新的DNA序列;细胞内同源重组的发现,让科学家可以对细胞内的DNA进行编辑:先是大肠杆菌等原核生物,然后是酵母等低等真核生物被征服,接着果蝇、斑马鱼、小鼠等一系列模式生物也被科学家一一“拿下”。

2013随着CRISPR-Cas9技术的出现,基因改造成为了一项成本极低且操作简单的工作,任何有基础分子生物学背景的学生都可以在短时间内学会并操作。在这一点上,“上帝之手”似乎掌握在人类手中:我们有能力改造人类细胞中的基因,甚至改变胚胎的基因,从而得到我们想要的个体。

凭借美丽的想象力,技术可以让一切听起来很美。科学界对基因改造(业内称为基因编辑)也变得热情高涨,好消息此起彼伏:科学家成功去除了艾滋病病毒潜伏细胞模型中的病毒DNA,科学家成功敲除了癌细胞的致癌基因,科学家成功改造了人类干细胞中的基因缺陷...科学家似乎已经无所不能,除了轻轻推开最后一扇门。

变种人:潘多拉的盒子?

电影《x战警》想象人类由于基因进化出现了各种各样的变种人,变种人与普通人的冲突使世界陷入各种灾难。随着基因编辑技术的成熟,基因可以被人为“进化”,这可能会让一些电影中想象的情节变成现实。

试想,如果人类胚胎基因可以随意编辑,首先可以彻底根除很多遗传病,但人类不会满足于此,因为他们还是希望获得“更好”的基因。比如,有些父母可能希望自己的孩子拥有“更聪明”、“更健康”、“更漂亮”等基因。一旦基因技术应用于胚胎,可能会有基因的“个人定制”。就像整形技术最初在医学上用于修复疾病或创伤造成的严重缺陷或畸形一样,它不可避免地成为一种自我定制的方式。就像韩国选美比赛中一样漂亮的脸,谁知道会不会在基因层面重现?

如果转基因只停留在人工选择甚至创造“更好”的基因传递给后代,世界只会是更同质的个体。但如果这个潘多拉魔盒被打开,后果可能难以预料。

我们不能忘记,人类中总有一些疯狂的人。当他们掌握了一定的资源,就会践踏人性。二战期间,希特勒训诫部下说:“我们应该对数亿愚蠢的斯拉夫人采取这种做法:按照我们的要求改造他们中最优秀的,把其余的隔离在他们自己的猪圈里。”即使人类文明在惨烈的世界大战后进入21世纪,极端宗教势力仍然在很多地方横行。想象一下,如果他们中的一些人掌握了基因编辑技术,并应用到人类身上,这个世界会是什么样子。

科学与伦理:人类将何去何从?

爱尔兰剧作家肖伯纳曾有一句名言:“人生有两大悲剧,一个是得不到你想要的,另一个是得到了你想要的。”科学家花费了大量的精力将基因编辑技术发展到现在的高度。当一代又一代科学家消灭人类遗传疾病的愿望看到了一丝曙光,人类是推门进入“天堂”之外的禁区,还是三思而后行?这将决定人类的未来。

科学是纯粹的,就像法拉第把科学比作新生婴儿一样。但宝宝终究会长大。可怕的是,他一旦长大,就不再听父母的话了。它可能成为圣人,也可能成为魔鬼。就像人类创造了财富一样,现在财富也在控制着人类。科学如果不能拴上伦理红线,就有可能成为脱缰的野马。

1996年,“多莉”克隆羊的诞生,标志着人类可以开始复制高等生物。2010年,“科学狂人”克雷格·文特尔(craig venter)首次合成了人造生物“Synthia”,这预示着人类可以创造新的物种。现在,我们站在改造人类的禁区——我们自己的物种,伦理道德从未如此重要。如今,大多数国家都通过了禁止克隆人的法律。也许是时候让我们的立法者正视这个问题了。