17、【基因】靈長類基因編輯研究的倫理紅線

原標題：中國或將超越美國，成為靈長類基因編輯研究的「世界中心」

時間:2018年07月05日| 作者:Admin| 來源:科研圈（http://linkresearcher.com）

在中國恢復高考制度的第一年，馮國平（Guoping Feng）成為了他們高中班上唯一一個考上大學的人。他被分配到了一所醫學院，和懷揣科學理想的同輩們一樣，馮國平很快就立志去美國繼續研深造。「那個時候的中國和美國相比，真的是落後了三五十年，根本沒有辦法去做前沿研究。」因此在 1989 年，他前往紐約州水牛城（Buffalo, New York），生平第一次看到了落雪成山。隨後，他在紐約州立大學布法羅分校（The State University of New York at Buffalo）獲得了遺傳學的博士學位。

馮國平的個子不高，身形清瘦，自帶著禪者般平靜的氣質和聰敏的微笑，如今他已是麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）神經科學的講席教授，專註於腦部疾病的遺傳學研究。他 45 人的實驗室是 MIT 麥戈文腦科學研究所（McGovern Institute for Brain Research at MIT）的一部分——2000 年，一筆高達 3.5 億美元的巨額捐款促使該研究所成立，為他的實驗室提供了充裕的研究經費。

不過現在，他每年都要回中國幾次，因為在這裡，他能夠從事在美國無法進行的實驗和研究。今年一月，我在深圳見到了他，在馮國平留美的三十年間，這個城市經歷了令人瞠目的崛起。他走下波士頓的紅眼航班，徑直來到中科院深圳先進技術研究院（簡稱先進院，Shenzhen Institutes of Advanced Technology，SIAT），在那裡，與他合作的夥伴正等待著這位神經科學家的到來。

馮國平在先進院組織了一場研討會，邀請了多位同仁作為會議的發言嘉賓，其中包括 1 位對樹鼩感興趣的 MIT 神經科學家（樹鼩，tree shrews，小型哺乳動物，和靈長類親緣較近，原產自中國南部），以及 1 位在匹茲堡大學（University of Pittsburgh）和紐約州立大學上州醫科大學（SUNY Upstate Medical University）從事成癮研究的科學家。他們和馮國平一樣是中國人，在上世紀八九十年代身赴海外、追尋更好的發展機會。但現在，他們回到了中國——有些對於美國來說過於昂貴和不切實際、甚至涉及敏感的倫理問題的研究，只有在這裡能夠實現。

誕生！基因編輯猴

在研討會上，CRISPR 這個強大的新型基因編輯工具在非人靈長類腦科學領域良好的應用前景，已經成為科學家們心照不宣的共識。次日，我和馮實驗室的博士後周洋（Zhou Yang，音）一同出發，去探索理論背後的現實世界。

在花費了數小時，幾乎穿越了大半個廣東省後，車子在一個枝繁葉茂的岔道放慢了速度，遠處立著標有繁育機構中英文名稱的路牌。蔓延擴張的園區內有自助食堂以及供員工休息的宿舍，他們在這裡照料數千隻食蟹猴（crab-eating macaque，也稱長尾獼猴）。這裡的絕大多數猴子都出口海外，進入製藥公司或實驗室充當實驗動物。

繁育機構本身並不對猴子進行基因工程改造，但基數如此龐大的猴群，使得這家機構成為了新型基因編輯技術的理想實驗場。新興的CRISPR 基因編輯技術推動了馮國平和該機構的合作：它利用蛋白質作為分子剪刀，能夠讓科學家們靶向追蹤和沉默特定基因。在它問世之前，對於靈長類動物的基因改造十分費力，只能進行很有限的編輯——沒幾個研究團隊願意嘗試，成功案例更是寥寥無幾。而 CRISPR 使實驗猴可以像小鼠一樣輕易地實現基因編輯。

馮國平是靠小鼠「成名」的：青年時他作為一名極具天賦的遺傳學家，發明了一系列遺傳學實驗技巧，推動了嚙齒類動物腦科學研究的發展。2011 年，周洋加入了馮在 MIT 的實驗室，利用實驗室基因突變小鼠研究自閉症。這些小鼠都是「基因敲除鼠」——它們的 Shank3 基因被敲除掉了。Shank3 的突變在 1%-2% 的自閉症譜系障礙（autism spectrum disorder）人類患者體內會出現，患者表現出重複的刻板行為，以及社交意識缺乏的特徵，很可能還存在深度的智力障礙和運動障礙。

基因敲除小鼠和 Shank3 基因突變的人類具有相似的特徵。它們的某些神經元發育不良，並且會反覆用梳理毛髮——嚴重時甚至會把自己的毛皮撕扯開來。

但這些實驗結果究竟對人類有多適用？嚙齒類動物沒有完整的前額皮質，而這一腦區與人格、決策和高級認知功能緊密相關。小鼠也無法像人類一樣進行社交活動，例如人類自閉症患者一個典型的表現——躲避眼神交流。別說是敲除鼠，就算是健康小鼠也做不出任何與「眼神」有關的行為。

尋找更加接近人類的動物模型來研究自閉症已成為大勢所趨，為了創造 Shank3 敲除的實驗猴，馮國平開始著手尋覓中國的合作夥伴。他們的目標並不是創造患有自閉症的猴子，而是想要創造一個擁有有足夠多自閉症癥狀的非人靈長類模型，來探明處在該狀態下的大腦結構、進行藥物測試、篩選出能夠緩解癥狀的藥物。如果 Shank3 計劃成功，他希望能夠在猴子身上研究精神障礙疾病例如強迫症（obsessive-compulsive disorder，OCD）或是精神分裂症（schizophrenia）。

科學家們已經對獼猴的社會行為研究了數十年，這使得它成為了一種良好的模式動物，可以用於研究諸如自閉症在內的具有強烈社會屬性的精神障礙疾病。獼猴相比於狨猴更接近人類，因此它們的大腦能夠成為人類大腦更好的替代品。

哺乳動物系統進化樹簡圖 圖片來源：Brains, Genes, and Primates︱Neuron

不過就算是有最先進的基因編輯工具 CRISPR 幫忙，獼猴的基因改造也並不輕鬆。首先需要收集排出的卵細胞進行人工受精，然後用顯微注射針將 CRISPR 蛋白注入胚胎。猴胚胎比小鼠胚胎敏感得多，注射過程中微小的 pH 或是 CRISPR 蛋白濃度的改變都會對胚胎造成影響。只有某些胚胎會獲得預期中的基因突變，植入代孕母猴體內後存活的更少。成功獲得突變幼猴要消耗許多卵細胞，即使是製造少量的基因敲除猴，也需要龐大的繁殖群來支持。

第一隻 Shank3 獼猴出生在 2015 年，隨後又有 4 只陸續出生，它們是僅有的 5 只。

顧慮重重的美國

為了和他的實驗動物們見上一面，馮國平需要飛行 1 萬 2 千多公里，跨越 12 個時區。如果能在美國進行獼猴的研究將會非常便捷，但是目前看來，他還不能實現這一願望。

馮國平最初曾向新英格蘭靈長類動物研究中心（New England Primate Research Center）尋求培育 Shank3 獼猴，該中心是美國 8 個國家靈長類動物研究中心之一，它們被美國國立衛生研究院（National Institutes of Health，NIH）和哈佛醫學院共同資助。但不幸的是，在 2013 年哈佛決定關閉該中心。

該決議震驚了學界，被學者們理解為美國政府對靈長類動物研究失去興趣的標誌。眾多的國家靈長類動物研究中心都曾作為艾滋病病毒（HIV）、寨卡（Zika）、埃博拉（Ebola）以及其他疾病的重要研究機構，都受到過廣泛而嚴格的公眾監督。但是迫於動物權益組織施加的壓力，以及 2010-2012 年間媒體對該中心實驗猴死亡的高調報道，哈佛大學決定逐步停止相關靈長類動物的研究—— 2015 年，該中心正式關閉。

美國的科學家們但心美國會在靈長類動物研究領域落後於中國。「我有兩個很大的顧慮，」 賓夕法尼亞大學（University of Pennsylvania）的腦科學家，研究靈長類的邁克爾·普拉特（Michael Platt）說，「第一，美國現在並沒有加大靈長類模式動物的研究力度。因此我們不會有中國科學家那樣的優勢。」第二，他表示「我們也許會失去那些從事靈長類動物研究的優勢資源和資深專家。」

闊步挺進的中國

與此同時，中國正將自己打造成一個國際化的靈長類動物研究中心。中國國內確實存在著迅速壯大的動物權利保護群體，國際人道促進會的中國政策專家彼得·李（Peter Li）說到，中國的動物權利保護者們目前重點關注的是寵物的福利如何，用作研究的實驗動物則不然。

從上世紀 90 年代開始，猴類繁育機構在中國陸續建立。這意味著，中國不僅擁有數量龐大的猴類資源，而且還擁有許多猴類繁殖專家，他們能夠和猴的基因組打交道，完成精細的實驗。

圖片來源：Cornelia Li

美國政府在生物醫學研究方面的預算連年走低，而在中國，國家和地方政府都持續向研究項目中投入大量資金，熱切希望提升自身的國際科學地位和影響力。目前，呼之欲出的中國腦計劃（China Brain Project）很可能為神經科學研究，特別是靈長類模式動物的研究提供一筆巨額的資金支持。中國的科學家們也會擁有更為可觀的工資：由於深圳政府的資助，一名海歸首席科學家可以在回國的前五年內收穫 300 萬元人民幣的資金，這甚至吸引了美國諸如耶魯大學等頂級研究機構中的許多外籍研究人員。

對於身在美國希望在中國尋求靈長類動物研究的科學家來說，他們的每一分錢都花到了點兒上：購買一隻標準化的實驗猴在中國約需 1,500 美元，而在美國則需大約 6,000 美元。每天的食物和撫育費用相較美國也低了一個數量級。

近些年，中國在猴類基因編輯領域的研究，出現了小範圍爆炸式的增長。昆明、上海和廣州的科學家接連創造出了具有帕金森、杜氏肌肉營養不良症（Duchenne muscular dystrophy）、自閉症等多種表型的模型猴。

這就不得不提起蒲慕明（Mu-ming Poo）：他多年以前就離開了加州大學伯克利分校（UC Berkeley），加入了中科院上海神經科學研究所（Institute of Neuroscience in Shanghai）。2018 年年初，該研究所的科學家們將向世界宣布他們成功創造出了體細胞克隆猴。兩隻克隆猴被命名為「中中」和「華華」，寓意「中華」。蒲慕明表示，通過克隆技術，研究人員可以迅速創造具有相同遺傳背景的模型猴群，再也無需一次只能編輯一隻。而足夠數量的實驗猴一直是製作疾病模型的一大挑戰。

國際標準和中國態度

數據偽造、虛假同行評議、不合格的試劑，以及寬鬆的倫理標準都曾阻礙中國科學的發展。但是，MIT 麥戈文腦科學研究所所長羅伯特·德西蒙（Robert Desimone）說：「現在情況發生了天翻地覆的變化。」中國政府對科學研究的大力資助吸引了不少在西方求學的青年研究者回國，他們帶來了西方的研究標準。此外，與美國科學家的合作，比如馮國平和德西蒙在深圳先進院的合作，同樣給中國的科研機構帶來了西方科學界的標準。

馮國平表示，他的合作夥伴在深圳先進院開展的研究都會接受類似實驗動物管理和使用委員會（簡稱動管會，Institutional Animal Care and Use Committees，IACUC）機構的審查，該委員會在美國負責審查聯邦資助的動物研究。動管會的成員大多是科研專家，但也同樣吸納了當地的社區成員，任意成員都可以就倫理問題提出反對意見。「我們設立了標準。」馮說，這意味著合作者們需要達到或是超越美國標準。

這家隸屬深圳先進院的研究設施佔地面積很大，甚至有自己的污水處理系統。在開始參觀前，飼養員提醒我們，猴子們對於新鮮面孔會異常興奮。果然，當我們乘坐的貨車剛開到猴舍的時候，不計其數的小爪子便伸了出來，抓住籠欄，毛茸茸的腦袋迅速探出。儘管穿了全套的防護裝備，但我還沒有進行過嚴格的疾病篩查，因此只能從遠處觀察這些猴兒們。這種猴子原產於東南亞地區，它們有著標誌性的冠毛以及一條又長又彎的尾巴。接下來我們去看了幼猴，它們居住在一個個小卧室大小的圍籠里。這家研究設施每日為這些猴子們提供新鮮水果和糕點，廚師還會在它們的專用食堂里蒸制山芋和比手掌還大的的饅頭。

研究設施的董事助理在談起動物權益保護者時，這樣向我強調：「他們認為你不應該用這些動物來做實驗，你應該保護它們。但是這些動物對於人類的病痛以及絕症患者的幫助有多麼大，他們卻根本不願意去了解，」她對我說，「在中國的法律制度下，人依舊是第一位的。」

獼猴對面孔極度的敏感性，也是馮國平選擇靈長類動物作為研究對象一大原因。當一隻普通的猴子看到一張充滿敵意的猴臉照片時，它會怒氣沖沖地盯回去；對於一張毫無情緒的臉，它不會給予太多的關注，甚至會完全無視一張頷首低眉的臉。某些自閉症的患者不能識別其他人的面部表情，那麼 Shank3 的缺失如果能導致猴子無法識別這些社交暗示，就表明非人靈長類確實是這類疾病一種很好的模型。馮國平在深圳的合作夥伴們也正利用核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）和腦電圖（Electroencephalograms，EEGs）研究模型猴的大腦，以期識別基因突變以何種方式改變了大腦結構。

圖片來源：http://mipt.ru

在參觀的過程中，即使我不斷提醒自己這些都是標準的實驗設備，我發現我還是一直不安地注視著籠圈和猴固定椅，被禁錮起來的實驗猴看起來是那麼的悲哀。當我向馮和德西蒙吐露自己的感受時，他們竟給出了相同的回應：實驗室里的猴子都被照料得非常好，相反的，我不該把猴子們在野外的生活想像的那麼美好。野生的猴子會生病，會被掠食，彼此間還會有可能致死的激烈爭鬥。他們問我，這一定比生活在實驗室里、食物充足、有所庇護、接受麻醉活檢更好么？

倫理道德的紅線

離開深圳一周後，我在馮國平位於馬薩諸塞州劍橋的辦公室里見到了他。我還未開口，他便主動提起了研究基因改造靈長類動物的倫理問題。「現在這些問題仍處在初級階段，」在我們談話的間歇他說道，「應該怎麼做、不該怎麼做？所有這些問題尚無定論。」

我問道，有些事情是我們確定不能做的么？他不假思索地回答了我的問題：某些患有癲癇的嬰兒，一天之中要忍受多次癲癇發作帶來的痛苦，他說：「作為家長，你知道那有多痛苦么？但你終究還是束手無策，心裡清楚他們遲早會離開人世。」馮國平在中國讀完醫學院之後差點兒成了名兒科大夫。但他始終習慣不了眼睜睜地看著孩子們撒手人寰。

一些嚴重癲癇患兒的父母曾詢問過他能不能在猴子身上研究這種疾病。馮國平告訴他們，他認為技術上是可行的。「但是我也說過，『我無法確定自己是否願意製作這種動物模型。』」他回憶道。也許會有一種藥物能夠控制猴子的癲癇發作，他說：「我無法眼睜睜看著它們抽搐不止。」

但他繼續說道，放手讓這些孩子就這麼離開人世難道就是道德的么？即使知道成千上百萬的突變小鼠並不能對人類的狀況有多大的解釋，還去創造它們來研究腦病就是道德的么？只有在其他動物模型起不到作用的時候，靈長類動物的模型才應該被使用，並且必須有一個確定且清晰的研究方向。

馮國平正和俄勒岡國家靈長類動物研究中心（Oregon National Primate Research Center）洽談在美進行類似研究工作的事宜。「我們還是要在這裡（美國）做點什麼，」他說， 「我們不能完全落於人後。」加利福尼亞國家靈長類動物研究中心（California National Primate Research Center）的科學家們已經成功對靈長類動物的胚胎進行了基因編輯，但仍未出現成功產出活體的報道。

傑弗瑞·卡恩（Jeffrey Kahn）是約翰霍普金斯大學伯曼生物倫理學研究所（Johns Hopkins Berman Institute of Bioethics）的所長，我曾向他提出這樣一個問題：美國嚴格的倫理限制是否有可能會讓世界上其他國家的研究者——比如中國——趕超美國。他指出這是有可能的，甚至是完全可以接受的，因為不同的國家有不同的文化傳統，在這類研究上自然會有不同程度的限制。「如果我們不願意或是不能使用這種技術，我們的競爭優勢的確會逐步喪失，」他說，「而這也許就是我們需要接受的現實。」

與此同時，中國腦計劃的關鍵人物蒲慕明則向我表示，「這裡面並沒有什麼倫理問題……我認為將猴子作為疾病模型用於臨床前試驗不應有任何猶豫，也不存在任何問題。」只要猴子們被照料的很好，這和現在利用神經毒素創造帕金森病猴模型，來篩選新的治療方法沒什麼兩樣。

隨著靈長類動物神經科學研究的不斷進步，科學家們總有一天會發現猴子模型的缺陷——它們終究與人不同。在猴子身上有效的藥物也許在臨床試驗中起不了任何作用。而在基因編輯猴成為最佳模型，能夠非常好的模擬人類疾病時，倫理問題將會進一步凸顯：中國昆明的一位科學家，曾提議利用 CRISPR 技術在猴的基因組中插入與大腦發育以及語言功能相關的人類基因，而在猴子身上成功的基因編輯技術也將同樣對人類起作用。

在科學文獻里，研究中使用的猴子通常被描述為非人靈長類動物（Nonhuman primate，NHP）。猴子與人類之間，依然隔著一道看不見的紅線。

翻譯：古玉璽 審校：徐文慧

引自：中國或將超越美國，成為靈長類基因編輯研究的「世界中心」_《環球科學》（「科學美國人」中文版）【唯一官方網站】

（2018.7.18）

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