為了更美、更強、更聰明,你願意冒死修改自己的基因嗎?

本文選自『造就講者』吳立剛的演講:基因編輯

演講完整視頻 ?吳立剛:為了更美、更強、更聰明,你願意冒死修改自己的基因嗎?

吳立剛:中科院生物化學與細胞生物學研究所研究員、博士生導師

2017年,科學家首次運用基因編輯技術對有基因突變的人類胚胎進行了編輯,意味著人類進入了基因編輯時代。

到底什麼是基因編輯?它能做什麼?

基因編輯神器CRISPR

我們知道人類的遺傳信息都是存儲在DNA中,而DNA是由ATCG四種核苷酸來編碼遺傳信息。人類的基因組裡一共有30億個鹼基,30億個核苷酸,可以編碼兩萬五千個基因,而每一個基因都編碼一種蛋白質。

蛋白質是我們生命活動的執行者,它不僅組成了我們的身體,也決定了我們如何運動和思考。因此,基因上的差別會造成我們每個人的差異。而一旦這些基因發生突變,就會導致一些遺傳疾病。

但如果我們能想辦法將突變的那個鹼基糾正的話,就意味著可以治療這種疾病。所以,科學家一直對基因編輯技術非常著迷,只是苦於長時間無法突破。

突破的難度在哪呢?打個比方,如果我們要把這30億條的遺傳信息印在書上的話,那麼需要印一千本書,每本一千頁,每一頁上有三千個字母。更要命的是,這一千本書還必須得裝在一個只有千分之一毫米的細胞核裡面。大家試想一下,從這些基因里找出有突變的那個鹼基,就好比是在一千本《射鵰英雄傳》里找到一個錯字

但是科學家的創造力是無窮的。2012年,基因技術有了重大的突破。三位科學家發明了一種新的技術,叫CRISPR。這一技術自誕生起,就成為了應用最廣泛的基因編輯技術。

它的組成很有意思,是由紫色的蛋白質以及中間的藍色核酸所組成。這個蛋白質是一個神奇的分子機器,它可以在基因組上滑行,找到它要切割的序列。更為神奇的是,它中間的核酸序列是可以編程的。也就是說,可以在整個基因組上靶向某個基因,然後進行切割、替換,從而實現基因編輯

細菌的偉大發明

那麼,這麼精巧、高效的機器從哪兒來的呢?它是自然界細菌進化出來的一種產物。它的真正發明者是細菌

我們一提到細菌想到的是,它會感染我們。實際上細菌自己的日子也很不好過,它也被病毒所感染。

感染細菌的這類病毒,我們叫它噬菌體。當噬菌體感染細菌以後,很多細菌都死了,但是總有一部分會存活下來。而生存的下來的這部分細菌會把噬菌體這種入侵者的信息記錄下來。

它記錄的方式很特別,用恨之入骨來形容都不為過。它把入侵者的信息儲存在自己的DNA上,世代傳下去。當這種噬菌體再次攻擊這個細菌,細菌就會通過CRISPR分子機器來徹底摧毀這個噬菌體。

這個分子機器是生物界億萬年進化出來的產物,效率非常高。而當人類科學家發現它以後,對它又進行了改造,使之更為高效。

這項技術眼下已經被運用於幾乎所有生物科技的領域。除了用於科學研究,還用於合成生物學、合成藥物、合成能源等等。當然,也用於疾病的治療。譬如我們常見遺傳病——鐮刀型貧血。它是由於血紅蛋白上的一個鹼基發生了突變導致扁圓型的紅細胞變成了鐮刀狀,所以叫做鐮刀型貧血症。那麼怎麼治療呢?我們可以把患者的造血幹細胞提取出來,用CRISPR進行基因編輯,把這個突變修復好以後,再重新輸回患者身體中,就可以治癒這種疾病。

你願意被編輯嗎?

基因編輯技術聽上去非常吸引人,但像任何新誕生的技術一樣,都有不完美的一面。CRISPR技術不完美的一面是,他可能導致脫靶效應。所謂的脫靶效應,通俗點講就是打槍打歪了,沒有打到靶子上。沒有打到靶子上還好,不幸的是你打到了邊上的靶子上,如果邊上的靶子上是抑癌基因的話,那就有導致你得癌症的可能性。

所以這兒我就提第一個問題:基因編輯有風險,你願意被基因編輯嗎?譬如我們有90%的概率能用基因編輯治好你的疾病,但是有1%的風險可能讓你產生一種新的疾病,甚至是癌症,你還願意被基因編輯嗎?

我想大家可能要想好一會兒。

現在我問第二個問題:你願意你的後代被基因編輯嗎?這可能是一個更難的問題。

1987年,第一個試管嬰兒的誕生就曾經引起軒然大波,非常多的人反對它。理由是它違反了自然進化的規律,違反了神的意志,也違反了社會倫理。但是今天,越來越多人接受了這種技術。它已經成為一種常規方法,每年都會誕生七十萬試管嬰兒,這些嬰兒已經成為我們社會的一部分。

現在,基因編輯技術離我們已經非常近了。可以預期的是,基因編輯技術要做的第一件事就是修復那些有遺傳缺陷的基因。

基因上的缺陷,我們當然不希望傳遞給自己的孩子,即使那是隱性基因。如果我們可以運用基因編輯技術讓孩子更健康地成長,我想這是每一個做父母的心愿。而一旦踏上了基因治療之路,人類就不可避免地面臨基因改良的問題。為什麼我們不可以把我們的肌肉變得更強壯呢?讓我們的大腦變得更聰明?又或者是兩者結合,肌肉又強壯,大腦又聰明,對不對?

「好」基因與「壞」基因

能不能做這件事?要不要做這件事?一切沒有想像中那麼簡單。

首先我們要明白這個世界上沒有最好的基因,只有最能適應環境的基因。譬如說皮膚白皙是大家都喜愛的特點,但是皮膚白容易受到紫外線的傷害,在白種人中,皮膚癌的發病率是非常高的。而在黑人中幾乎沒有聽說過誰得這種病。所以,白的基因在某些地方是一個缺陷,但從另一個角度來看又是優勢。

第二個例子是所謂的肥胖基因。其實肥胖基因不是一個基因,而是一組基因。雖然現在聽上去有點貶義,但肥胖基因在遠古時代是我們人類的一大優勢

大家想像一下,在遼闊的非洲大草原上,一群野人拚命地追羚羊,跑了十幾公里,總算逮到羚羊了。他們會做什麼?他們會立刻把這頭羚羊吃掉,吃到飽得不能動還要吃。為什麼?因為你不把它吃掉,馬上獅子會過來跟你搶吃的,禿鷲也會過來跟你搶吃的。而且你還沒有冰箱存儲食物。等到第二天、第三天,甚至一個禮拜之後,你可能都見不到第二頭羚羊了。所以你不但要把它吃下去,還要有一部分基因負責把它很快地消化掉,盡最大的可能把它吸收成你身體的一部分存儲起來。存儲在哪兒呢?肚子和腰上是最好的。人體工程學已經證明,那裡是人體負重最好的地方,它不會影響運動。

正是由於這些基因保證我們的祖先能夠存活下來,沒有這些基因的猿人可能幾天後就餓得奄奄一息了。所以,雖然今天我們不太喜歡這個基因,因為我們的食物實在是太豐富了,我們忍不住吃的基因又沒有被改變,所以有時候多吃了一點就變胖了。但是這種基因未必真的不好。

大家知道,我們距離最近的一次饑荒年代也不過幾十年的時間,也許在下一個饑荒到來的時候,這個基因又會發揮作用。所以今天的優勢基因可能變成明天的劣勢基因,今天的劣勢基因也可能變成明天的優勢基因

不僅如此,我們認為的一些致病基因也可能對我們有好處。譬如我剛才講到的鐮刀型貧血症。在中國的南方地區,有20%的人攜帶這個突變的基因,而在非洲有些地區,比例甚至高達40%。

如果它是一個致病基因,甚至會致死,那它為什麼會存活下來,並在人群中保持這麼高的比例?那是因為他們的生存環境決定的,因為那些地方都比較熱,蚊蟲比較多。雖然有了奎寧、青蒿素這些藥物,瘧疾還是一個非常致命的疾病。

據世衛組織統計,2015年有70萬人死於瘧疾。而攜帶鐮刀貧血症的基因的這部分人卻對瘧疾有著天然的免疫力。在這種情況下,與其說它是一個突變,還不如說沒有這種突變才是一種異常的情況。

我們要不要對後代進行基因編輯呢?今天你覺得送給他/她一份很好的禮物,把他/她的一個基因給修正了。但是等他長大以後,也許環境變了,你送給他的這份禮物變成了一個災難。這時候你的心情會多麼得痛苦和複雜。所以基因編輯絕不是一件可以輕易去做的事情,我們必須對它有充分的了解。

基因編輯是歷史發展的必然

希望變得更聰明、更強壯、更美麗,是根植於人類心靈深處的渴望。但我們現在的基因,卻還停留在石器時代。大家知道,工業革命之後,肌肉就已經不太重要了。像巨石強森、施瓦辛格這種肌肉男的價值主要在好萊塢的屏幕上。他到工廠去做工,都無法憑藉這身肌肉獲得勞模稱號。

那麼我們的智力呢?大家都知道,我們已經在某些方面被AlphaGO這樣的人工智慧給打敗了。所以我們今天的人類面臨非常多的挑戰。基因編輯技術在這個時候出現絕不是一種偶然,而是歷史發展的必然。我們不應該逃避,也無路可逃。

回想我們的祖先,正是因為自然界進化給予了一點點基因上的優勢,使他們能夠運用火,發明與使用工具,能夠更好的交流以組成團體,才得以走出非洲,穿越亞非大陸,遍布全球。作為他們的後代,我們是不是應該在這條路上繼續勇敢地走下去?只有不斷的進化發展才是人類的生存之道。我們的那些親戚,無論是山頂洞人,還是尼安德特人都已經消失在歷史的長河中。

有一句老話,說在錯誤的道路上,再努力奔跑也沒有用。當我們面臨人工智慧、基因編輯等新技術時,重要的是用我們的智慧來思考我們應該如何勇敢地面對它,如何引導我們自身走在一條正確的道路上。

我們需要理解它、學習它,並且不斷地實踐它,才能夠不斷地改進它。這種改進,不僅僅表現在技術上的改進,讓技術變得更安全、更高效,我們還應該在制度設計、社會層面上進行思考,我們要把這種技術用到什麼程度?在什麼情況下可以使用?如何解決由此帶來的倫理問題?這些問題都需要我們的智慧和共同的努力去解決。

但是無論如何,我認為人類基因的多樣性是非常重要的。因為多樣性是保持人類進化發展最重要的源泉之一。我們都希望看到一個豐富多彩的世界。

最後,我想借達爾文在《物種起源》一書中的一句話結束今天的演講:

在自然界能夠生存下來的物種,永遠不是那些最強壯的,也不是那些最聰明的,而是那些最能夠適應變化的。


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