“基因編輯嬰兒”試驗:罔顧生命倫理,談何歷史突破

賀建奎稱“我的目的並不是治療或者防止遺傳性疾病,而是要盡力保留只有少數人才具有的特徵,即天然抵抗某些艾滋病毒。”

艾滋病不是大概率疾病,目前通過藥物阻斷也可有效防止艾滋病的母嬰感染,然而冒著風險做基因編輯,抵抗效果基本上無從驗證,更嚴重的是,孩子要終身在這次所謂“歷史性突破的”基因編輯隱藏的未知風險中度過。這次編輯基因,是否遵守了生命倫理,是否遵守科學家共同體的倫理共識?

該消息一發出就引發公眾對該項研究的安全性與倫理性的熱議。深圳市醫學倫理專家委員會於當日下午發表聲明,將啟動對該事件涉及倫理問題的調查。南科大也發出聲明表示,自2018年2月1日已對賀建奎停薪留職,“此項研究工作為賀建奎副教授在校外開展,未向學校和所在生物系報告,學校和生物系對此不知情。”

首例免疫艾滋病基因編輯嬰兒誕生引發各界質疑。新京報我們視頻出品。

據新京報報道,11月26日晚間,百餘名科學家通過網絡聯合聲明,強烈譴責“首例免疫艾滋病基因編輯”:

“作為中國普通學者,出於對人類的基本理性和科學原理的尊重,以及對此事件影響中國科學發展的憂慮。我們聲明如下……”

他們認為,這項所謂研究的生物醫學倫理審查形同虛設。該研究所涉技術在科學界內部爭議很大,在得到大家進一步檢驗之前直接進行人胚胎改造並試圖產生嬰兒的任何嘗試都存在巨大風險。而科學上此項技術早就可以做,沒有任何創新及科學價值,但是全球的生物醫學科學家們不去做、不敢做,就是其不確定性、其他巨大風險以及更重要的倫理及其長遠而深刻的社會影響。

那麼,生物醫學領域的“基因理論”是怎麼發展出來的?作為一項致力於改善人類身體健康的技術,為什麼基因編輯技術必須慎重處理倫理問題,並常常迎來爭議?

世界著名科普作家悉達多·穆克吉曾在《基因傳》中呈現基因理論的發展歷程,從微生物克隆時期,通過揭秘幾百年來人類探究基因的曲折,展現基因對人類產生的密切影響。該書既記錄了科學家的合作與鬥爭、成功與失敗,也講述了基因理論被政治歪曲利用導致的歷史災難和教訓。然而,基因技術的發展始終面臨倫理的困境,上世紀70年代阿西洛馬會議中所涉及的基因克隆的倫理與道德問題,置於今天仍有現實意義。任何一項技術都必須尊重人之生命,任何試驗都不能以一己之私或為了所謂“歷史性突破”而罔顧生命倫理。

“基因编辑婴儿”试验:罔顾生命伦理,谈何历史突破

《基因傳》作者:(美) 悉達多·穆克吉

版本:中信出版社 2018年1月

試管中的混合與配對

與生殖無關的基因重組

1968 年冬季,保羅·伯格結束了在加州拉霍亞的索爾克生物研究所為期11 個月的學術假期後回到了斯坦福大學。他之前的學術生涯主要集中在蛋白質合成領域,但是在拉霍亞的學術休假給了他思考全新研究方向的機會。在病毒學家雷納託·杜爾貝科的協助下,伯格將研究重點調整為動物病毒方向。

對於紛繁複雜的病毒家族來說,猿猴空泡病毒40

(簡稱SV40)

是其中極簡的代表。它的基因組相當於一個DNA 碎片,該DNA 僅攜帶了7 個基因,長度還不及人類基因組的六十萬分之一。伯格瞭解到,SV40的與眾不同之處在於,它非常善於和某些特殊類型的被感染細胞和平共處。通常情況下,病毒在感染細胞後會生成無數病毒粒子,並且將最終導致宿主細胞死亡。而SV40 卻能夠將其DNA 插入宿主細胞的染色體中,然後細胞將進入複製間歇期,直到被特定的信號激活。

由於SV40 基因組結構十分緊湊,同時它導入細胞的效率也非常可觀,因此SV40 成為攜帶基因進入人類細胞的理想載體。伯格靈機一動:如果能夠把外源基因作為誘餌裝配給SV40 病毒,那麼病毒基因組就可以將該外源基因偷偷轉運到人類細胞中,並且最終改變細胞的遺傳信息,而該創舉將開闢遺傳學發展的新篇章。

伯格深知這項新興技術蘊含的能量。基因之間可以通過相互結合創造出全新組合,甚至還可以在新組合的基礎上繼續拓展;它們可以發生改變、產生突變並且穿梭於生物體之間。例如,在將青蛙基因引入人類細胞之前,首先要把它們插入病毒基因組中。而人類基因也能轉移到細菌細胞裡。如果能將這項技術運用到極致的話,那麼基因將會具有無限的可塑性:你可以創造出新型突變或者清除它們,你甚至可以憧憬實現遺傳信息修飾,並且隨心所欲地洗刷、清理或者改變遺傳標記。

“基因编辑婴儿”试验:罔顾生命伦理,谈何历史突破

《現代科學與倫理世界》

版本: 中國人民大學出版社 2010年3月

1970 年冬季,伯格與戴維·傑克遜開始了他們首次剪切與拼接兩段DNA 的嘗試。儘管面臨著各種難以想象的技術障礙,但他們還是成功地將外源基因片段連接到完整的SV40 基因組上,其中就包括一段來自細菌病毒

(λ噬菌體)

的DNA 和三個來自大腸桿菌的基因。

這項研究成果具有舉足輕重的意義。雖然λ噬菌體和SV40 都屬於“病毒”,但是它們彼此的差異堪比馬與海馬之間的區別。眾所周知,大腸桿菌是一種源自腸道的細菌,其結構與上述兩種生物體完全不同。因此就產生了一種奇怪的嵌合體,這些基因在進化樹上的親緣關係相距甚遠,可是它們在經過粘貼後卻能成為一條連續的DNA。

伯格將這種雜合體稱為“重組DNA”。他在選擇這個詞組的時候應該煞費了一番苦心,而這令人想起了有性生殖過程中產生雜合基因的“重組”現象。在自然界中,由於遺傳信息頻繁在染色體間發生混合與配對,因此產生了紛繁複雜的生物多樣性:源於父本染色體的DNA 與源於母本染色體的DNA 互換位置會產生“父本∶母本”基因雜合體,這也就是摩爾根所說的“互換”現象。伯格在製備基因雜合體時使用了某些特殊工具,它們可以在生物體自然狀態下對基因進行剪切、粘貼和修復,其結果就是將交叉互換原理延伸到生殖概念以外。伯格的研究實際上也是在合成基因雜合體,只不過他是將不同生物的遺傳物質在試管中進行混合與配對。現在這種與生殖無關的基因重組指引他跨入了嶄新的生物學世界。

“基因编辑婴儿”试验:罔顾生命伦理,谈何历史突破

插圖源自保羅·伯格關於“重組”DNA 的論文。科學家們不僅可以將任意生物體的基因進行組合,而且還能自由地改造基因,而這也為人類基因治療與人類基因組工程埋下了伏筆。

邏輯上的顛倒

把細菌當作新型基因雜合體的“工廠”

同年冬季,一位名叫珍妮特·默茨的研究生決定加入伯格的團隊。她被傑克遜的實驗吸引,對製備不同生物體的基因嵌合體的想法十分著迷。但是如果她將傑克遜的實驗目標顛倒過來又會怎樣呢?此前,傑克遜已經成功將細菌遺傳物質插入SV40 的基因組。如果她把SV40 基因插入大腸桿菌的基因組,那麼這種基因雜合體又會表現出什麼特點呢?如果默茨培養出攜帶病毒基因的細菌,而不是攜帶細菌基因的病毒,那麼又將出現何種結果呢?

“基因编辑婴儿”试验:罔顾生命伦理,谈何历史突破

猿猴空泡病毒40(SV40)。

這種邏輯上的顛倒

(更確切地說是生物體的逆轉)

實現了技術上的重大飛躍。大腸桿菌與許多細菌具有相同之處,它們都攜帶有體型小巧的額外染色體,而這類染色體被稱為迷你染色體或者質粒。質粒的結構與SV40 基因組十分相似,其DNA 看起來就像個環形的項鍊,並且可以在細菌內部生存與複製。隨著細菌細胞分裂與生長,質粒也會同步進行復制。默茨意識到,如果她能將SV40 基因插入大腸桿菌的質粒中,那麼就可以把細菌當作生產新型基因雜合體的“工廠”。當細菌生長與分裂時,質粒以及質粒上的外源基因也會同時進行倍增。經過修飾後的染色體將在原有基礎上重複複製,這樣細菌就可以將染色體上裝載的外源基因製造出來。而這種數以百萬計的DNA 片段精準複製品就是“克隆”。

1971 年6 月,默茨從斯坦福大學啟程來到位於紐約的冷泉港,她要在這裡參加一個有關動物細胞與病毒的課程。作為課程的一個環節,同學們被要求描述一下自己將來希望從事的研究項目。默茨在展示環節時談到,她打算製備SV40 病毒與大腸桿菌基因的嵌合體,並指出這種雜合體具有在細菌細胞內增殖的潛力。

默茨的演講結束後現場先是陷入了一片沉寂,然後同學與指導老師的質疑如潮水一般湧來:她是否研究過製造這種雜合體的風險?如果伯格與默茨放任這些基因雜合體的應用,那麼它們會對人類產生什麼後果?他們是否考慮過構建新型遺傳物質所產生的倫理問題?

這些顧慮也引起了伯格的重視。他給幾位腫瘤生物學家與微生物學家寫信,向他們徵求對此類研究風險的獨立意見。最後,伯格斷定該實驗的生物危害不足為患,然而這並不意味著完全沒有危害。在做出風險預估與防範計劃之前,伯格主動暫停了該項實驗。

“基因编辑婴儿”试验:罔顾生命伦理,谈何历史突破

《人類基因組編輯: 科學、倫理與管理》

作者: 美國國家科學院和美國醫國家學院

版本: 上海科學技術出版社 2018年2月

單基因嵌合體

聯結兩個完全不同生物體的遺傳物質

1972 年11 月,就在伯格反覆權衡病毒—細菌DNA 雜合體風險的時候,來自舊金山的科學家赫伯特·博耶飛到夏威夷參加一個微生物學會議。這場會議關乎細菌遺傳學的未來,其中大部分令人興奮的消息都與新發現的大腸桿菌質粒有關。

當天晚些時候,博耶偶然遇到了斯坦福大學的斯坦利·科恩教授。他們與同是微生物學家的斯坦·弗科沃一起到酒店外散步,並找了一個露天的位置坐下,一邊吃著燻牛肉三明治,一邊討論著質粒、基因嵌合體與細菌遺傳學。

博耶與科恩都知道伯格與默茨成功地在實驗室裡製備出基因雜合體,因此他們討論的內容也在不經意間轉到了科恩的研究領域。科恩已經從大腸桿菌中分離出幾種質粒,其中一種質粒的純化過程非常可靠,它能夠輕易地在大腸桿菌菌株之間進行轉移。據說其中某些質粒攜帶有抗生素

(例如四環素或青黴素)

抗性基因。但是假如科恩從某個質粒上切下抗生素抗性基因,然後把它導入另外一個質粒中會發生什麼呢?某個原本會被抗生素殺死的細菌是否得以存活,並且在抗生素抗性基因的保護下選擇性地茁壯成長,而那些不含有雜交質粒的細菌會死去呢?

博耶一時心血來潮,開始講述DNA 切割酶以及默茨高效改進基因雜合體製備的過程。此時他們之間的思想碰撞迸發出了火花。博耶通過純化酶使製備基因雜合體的效率得到了大幅提升,而科恩則分離出了可以輕易地在細菌中進行選擇與擴增的質粒。

“如果將EcoR1 剪切過的質粒DNA 分子混合在一起並使它們重新連接,就可以得到一定比例的重組質粒分子。然後利用抗生素抗性篩選出獲得外源基因的細菌後,就能夠從中篩選出雜交DNA。如果讓這種含有外源基因的細菌細胞持續繁殖下去,那麼就可以將雜交DNA 進行成百萬倍地擴增,於是便完成了重組DNA的克隆。”

該實驗不僅具有創新性與高效性,同時安全性也得到了保障。與伯格和默茨實驗

(涉及病毒—細菌雜合體)

的不同之處在於,科恩與博耶製備的嵌合體完全由細菌基因構成,而他們認為這樣可以大大降低危險性。

到了1973年夏末的時候,博耶與科恩已經成功地製備出基因雜合體,他們將兩條來自不同細菌的遺傳物質聯結起來,然後形成了一個單基因嵌合體。兩種生物體的遺傳物質經過重組後獲得了全新的身份,而人類也因此接近了哲學領域的核心問題。


分享到:


相關文章: