長毛羊、強壯狗、微型豬，中國科學家正大膽地用基因技術製造新品種動物

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撰文：克里斯蒂娜·拉森（Christina Larson）

翻譯：張雪

審校：韓晶晶

中國西部的陝西省以崎嶇風化的地貌、煤炭及羊毛而聞名，提到這個省，你首先想到的不會是科學研究。然而，在陝西省陝北絨山羊工程技術研究中心，科學家們剛剛培育出一個山羊新品種，相比與普通山羊，它們的肌肉更粗壯、羊毛更長。這種山羊並不是選育出來的，而是通過直接操縱動物DNA而獲得的——這也標誌著中國正迅速加入這場席捲全球的基因改造革命。

遺傳學家屈雷希望通過提高山羊的羊肉及羊毛產量來改善牧羊人的收入。屈雷的同事說，他們在位於榆林的實驗室進行了多年研究，一直沒有太大的進展。屈雷的研究助理朱海鯨在電子郵件中寫道：「儘管我們開展了多年的研究，但成果並不那麼顯著。」

當研究人員開始採用新型基因定製技術CRISPR–Cas9時，情況發生了變化。CRISPR–Cas9是三年前在美國發展起來的基因改造技術，它利用酶來精準定位和剪切DNA片段，就像文字處理器可以搜索並刪除指定的片語一樣——這一過程被稱為「基因編輯」。儘管CRISPR–Cas9並不是科學家用來改造DNA的首個工具，但它卻是目前為止最精準、最便宜的技術手段。現在，這種強大技術的簡便易用為科研帶來了誘人可能，同時也引發了迫切的倫理問題。

當屈雷的山羊研究團隊開始採用CRISPR技術後，他們的進展十分迅速。今年九月，屈雷和其他25名中國合作研究者在 《科學報告》（Scientific Reports，Nature集團出版）發表了他們的研究成果。他們成功地在早期的山羊胚胎中敲除了兩個抑制羊毛和肌肉發育的基因，從而得到了10隻肌肉更粗壯、羊毛更長的小山羊，到目前為止，這些定製山羊並沒有出現任何異常。「我們相信，在證實了基因改造家畜安全可靠後，這個新品種一定能推廣開來，開始商業化養殖。」屈雷預測道。他認為這項工作將成為提升陝西羊肉及羊毛衫銷量的一條簡單途徑。

這項研究只是中國科學家近期發表的一系列關於CRISPR改造動物（包括山羊、綿羊、豬、猴、狗及其他哺乳動物）的論文之一。例如，就在今年十月，中國科學家在Journal of Molecular Cell Biology發表了關於培育肌肉異常發達的比格犬的研究。這項研究獲得了中國國家自然科學基金委、中國農業部、科技部及省政府的資金支持。

在北京等研究中心及其他地方區域，就算沒有上百，也有數十所中國科研機構正如火如荼地運用CRISPR技術進行研究。廣州醫藥研究總院的遺傳學家胡敏華表示：「這是中國科學院的研究重點。」他的一名同事、廣州生物醫與健康研究院的賴良學補充道：「中國政府已向農業和生物醫藥領域的基因改造動物研究投入了大量資金支持。」

這讓許多人產生了倫理上的憂慮，擔心創造新生命形式。不同於以往的基因療法，利用CRISPR技術對受精卵或胚胎進行的改造是「永久性」的——也就是說，這種技術改變的是可遺傳的DNA。科學家通常在經曆數十或數百次失敗後才能成功改造出一個受精卵或胚胎。但技術正在迅速進步，哈佛醫學院的幹細胞生物學家George Daley 說：「CRISPR技術的不同之處就在於其高效性，因此這一技術得以廣泛採用的可能性才更大。」此前用來操縱生命遺傳密碼的手段都十分低效、複雜且結果難以預測。他說：「因為CRISPR技術十分有效，所以我們才開始擔心它的倫理問題。」

這樣的倫理問題存在於所有用CRISPR技術「編輯」植物和動物DNA的實驗中——如果像屈雷這樣的科學家繼續改進這種技術，將來或許還會出現在人類身上。「與任何基因干預手段一樣，在人類福利和動物福利之間總要有所權衡，同時也要考慮到對環境的影響。」談及中國基因編輯研究所關注的家畜「改良」，Daley如此說道。而針對可能的人類CRISPR實驗這一更為複雜的話題，他提出：「哪些醫學研究和應用是可以允許的，哪些又是應該嚴格禁止的，我們是否能在兩者之間划出明確的界線？」找到全世界能普遍認同的答案，將會是遺傳學家和倫理學家的下一難題。

中國並非CRISPR技術的發源地（當前麻省理工學院和加州大學伯克利分校的科學家之間仍存在關於該技術的專利糾紛）。但得益於科研經費的快速增長及科研機構（多數隸屬於國家）的龐大規模，中國科學家極其迅速地採用了CRISPR技術。根據經濟合作與發展組織公布的2014年科學技術及工業展望（Science, Technology and Industry Outlook 2014），在2008到2012年間，中國的科研支出整整翻了一番。（該報告指出，目前中國的研究經費排名世界第二位，且將於2019年超過美國位居第一。）儘管中國很有實力，「它仍是國際科學界的後起之秀，而且缺乏相同的機構審查傳統」，Daley說，美國和歐洲的科學家正在密切關注中國科學家將如何利用如此強大的工具。

哈佛醫學院的遺傳學教授George Church表示，當前中國利用CRISPR進行的研究難度和水平都與美國和歐洲「不相上下」。湯森路透公司（Thomson Reuters）的Thomson Innovation部門所進行的一項分析發現，有50多家中國科研機構已經申請了基因編輯專利。

與美國和英國一樣，在中國開展的一些實驗旨在實現潛在的生物醫藥應用。例如，雲南靈長類生物醫學重點實驗室的科學家利用CRISPR技術來促進猴子的神經發育，測試構建靈長類動物疾病模型是否可行，這類動物模型可以用來更好地了解自閉症、精神分裂症和阿茲海默病等人類疾病。而對於絨山羊研究以及與之類似的敲除綿羊肌肉生長抑制基因實驗而言，這類研究的目的在於變革畜牧業——肌肉更加發達的家畜可以滿足中國中產階級快速增長的肉類需求。

但令中國首次招致國際廣泛關注或者說指責的，正是近期發布的世界首例人類胚胎基因編輯實驗。今年四月，一支中國科研團隊在Protein & Cell 期刊在線發表了論文，他們嘗試利用CRISPR技術改造無法存活的人類胚胎（這些胚胎是經許可後從一家生育診所獲得的），由此而飽受批評和擔憂。他們的研究目的是刪除β-地中海貧血相關基因且不造成其他突變，但這一實驗在85個胚胎上進行嘗試後以失敗而告終。

中國禁止對胚齡14天以上的人類胚胎進行實驗，因此這類研究是合法的，甚至受到了部分政府資金支持。（美國大多數州並不禁止此類研究，但可能沒有資格獲得聯邦政府的資助。）

許多國際觀察者對此提出了尖銳的指責，認為中國科學家意圖不良。加州一家非營利性組織Center for Genetics and Society 的執行總監Marcy Darnovsky 針對這篇報道做出如下評論：「研究者們竟敢在道德層面上違反國際認可，來改造人類生殖細胞系。」一些很有話語權的新聞機構則採用了消極的標題，例如《紐約時報》的「中國科學家編輯人類胚胎基因引發關注」以及《經濟學人》的「編輯人類」。

Daley表示，由於中國初加入國際科研舞台，其批准研究項目的制度規範並非完全透明。此外，研究人員並非全球知名科研機構的負責人。而對於那些知名的科研機構，例如麻省理工學院-哈佛大學博大研究院（Broad Institute of M.I.T. and Harvard University）或是倫敦弗朗西斯·克里克研究所（Francis Crick Institute），科學界了解它們，也理解它們的研究動機。Daley表示目前中國的科研機構正「負責任地加強對此的討論」。

這種爭論也許有些過分。中國科學家們表示，他們從未試圖編輯人類生殖細胞系或開發臨床應用。人類胚胎論文的共同作者、中山大學遺傳學家黃軍就在電子郵件中寫道「在臨床中進行生殖細胞系編輯是被禁止的」。但他認為，將來的CRISPR實驗有可能對人類疾病的研究有所幫助。「科學家們可以利用CRISPR–Cas9技術來更多地了解人類胚胎著床前的階段一些關鍵基因的真正功能……我們還能闡明基因修復的機制，這將促使我們對早期發育中遺傳疾病的發病機制獲得新的認識。」

哈佛大學的Church表示，隨後的評估對中國人類胚胎實驗的方法嚴謹性表示認可，包括特意選擇使用不可能發育成嬰兒的無法存活的胚胎。但該實驗引起的不安則反映了此類研究風險的嚴重性，以及公眾對中國科學家是否接受與西方相同的倫理原則的關注。

十二月初，來自美國、英國和中國的科學家們將在美國國家科學院進行會面並就人類生殖細胞系的DNA編輯達成國際協議。Church參與了中國和美國同行的預備會議，他認為這些會議的討論重點並非指責中國的倫理出軌，而是迫切需要公開討論並明確人類生殖細胞實驗的指導方針。「我認為中國和其他國家一樣具有責任感，我不認為中國存在某種問題。中國科學家的行為在大多數國家的法律系統中都沒有問題，但我覺得當時大家並沒有達成共識，這其中或許存在一些誤解」，他說道。「我覺得很有必要談一談。大家都想有機會來探討這個話題——有時候你需要一個契機讓這個問題更具有報道價值。」

儘管科學家們提出了一系列關於什麼樣的實驗可以接受的意見，但其本質的分歧並不是東西方差異。九月，據弗朗西斯·克里克研究所的聲明，該機構研究人員Kathy Niakan向英國監管機構提交了一份申請，試圖「利用新型CRISPR基因編輯技術在人類胚胎中開展實驗」。「克里克研究所開展的這項研究將僅用於科研目的，而不會開發臨床應用。然而，從這一研究中所獲得的成果將對認識人類胚胎的健康發育機制具有重大意義。」

與此同時，中國科學家指出，中國國內對於DNA編輯的倫理問題也有所爭論。

中國農業大學農業生物技術國家重點實驗室的遺傳學家趙要風表示，不管在華盛頓召開的會議討論結果如何，中國國內對農業和生物醫藥領域的CRISPR實驗也存在倫理及安全方面的激烈爭論。他說：「我認為當前對於基因改造問題，人們持有不同的觀點，即便在國內人們也眾說紛紜。部分公眾對此感到恐懼，但在學術界內，我覺得多數科學家都支持這類研究——我們需要為未來考慮。」同為絨山羊研究專家，趙要風並不像屈雷一樣認為基因改造的羊肉會很快成為盤中餐。「如果想要在農業領域推廣基因改造動物，必須得考慮公眾的意見——他們能接受這種食品嗎？即便這種技術非常安全，要想把這種羊肉在農業中商業化推廣也要考慮多種因素。」此前在中國已有先例，中國政府曾投入大量資金研究轉基因作物，包括玉米、小麥和水稻的改良，但由於公眾對此的抵觸情緒而遲遲不能投入商業化。

無論是中國或是任何國家，某些領域的科研發展要快於法律法規的形成，因此可能會有個別實驗室或科學家違背共識進行研究。在9月23日舉辦的深圳國際生物技術峰會上，私營基因公司、行業巨頭華大基因宣布將推出基因編輯的微型豬作為寵物出售；這些微型豬最初是出於生物醫學研究目的而培育出來。華大基因動物科學平台技術總監李勇拒絕了《科學美國人》關於微型豬的採訪要求，但他此前曾在《自然》中表示要「評估市場」。（相比於農業，寵物的管制並沒有那麼嚴格，且不會供應國內市場。）一些中國研究者則明確提出反對。比格犬研究論文的共同作者賴良學表示，他認為科學家 「不應利用CRISPR技術來創造具有特殊品質的寵物品種，來滿足寵物主人的特殊喜好」。

賴良學自己的研究中並不涉及人類胚胎，但他對即將到來的更大的爭論提出了自己的觀點：如果能首先解決安全問題和效率問題，他對未來的治療應用持開放態度，但並不支持優生學應用。「CRISPR技術可用來糾正引發人類遺傳疾病的突變，而不應該用來創造部分人所追求的特殊性狀。」其他利用CRISPR開展研究的中國科學家對此表示了類似觀點，但並沒有人就未來的CRISPR應用做出預測。黃軍就說：「基因編輯技術在全世界都很熱門。」

Church說，公眾對於所有強大的新技術的爭論都反映了預先存在的公眾期望和恐懼。在關於CRISPR技術的爭論中就包含了消除遺傳疾病的渴望，以及對人類繁殖商業化、富人獨享特權和中國崛起的擔憂。

原文鏈接：http://www.scientificamerican.com/article/china-s-bold-push-into-genetically-customized-animals/

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