|
“(在我29岁进入布罗德研究所(Broad Institute of Harvard and M.I.T)之前，我从来没听过这个词(CRISPR)。”说这话的时候，张峰正坐在他的办公室，面对著窗外的查尔斯河(Charles River)和灯塔山(Beacon Hill)。这个34岁的华裔青年，无疑是生物界冉冉升起的最亮的新星，他被称为“DNA编辑大师”，是博德研究所最年轻的核心成员，也是最有成就的一位。就是他发明的CRISPR/Cas9基因编辑系统，将这一里程碑式成果载入人类生物学史册的。
CRISPR是在大多数细菌和古细菌中发现的一种天然免疫系统。它具有强大的“搜索”功能，可识别入侵病毒，采用一种特殊的酶——Cas9，将病毒切成碎片。CRISPR/Cas9令人瞩目之处，还有其强大的“剪切”功能。它可指引Cas9，对DNA内的基因组进行精确剪切，并可将剪切处整齐缝合。 张峰和其他科学家意识到，细菌的这种机制，可为人类所用。科学家们很快揭开了Cas9对目标DNA的辨认机制，并成功藉由人工方式修改其专一性，让其对所有DNA适用。一旦Cas9锁定了任一匹配的DNA，便可对其进行剪切和粘贴，如同使用word文档进行“搜索—替换”功能一样。 科学家们普遍认为，CRISPR/Cas9技术可能是自20世纪70年代生物技术时代开启以来出现的最重要的基因工程技术。张锋的重大贡献之处，在于将本不起眼的CRISPR/Cas9细菌免疫系统改造为一套简单廉价的基因编辑工具，使得科学家们可以很简单地在实验室更改、删除、替换各类常见的生物的基因，包括人类。
近乎疯狂的生物革命 不可否认，CRISPR编辑技术将给生物界带来巨大的影响。最离奇的是，它似乎对所有的生物都有用——从蚕到猴子，且对每个细胞类型有效：肾脏、心脏和一切研究人员曾试图修改的细胞。 “我最喜欢CRISPR技术的地方就是，你可以选取任何一个细胞，找到每个细胞中的阿喀琉斯之踵，并将之敲除。”58岁的博德研究所主任艾瑞克·兰德(Eric Lander)说。 这项技术为复杂疾病的研究提供了一种全新的研究方式。大多数致命性疾病，如糖尿病、自闭症、老年痴呆症和癌症的形成，几乎都是成百上千个基因不断变异的动态过程。任何患者都是一个独立的案例，因此治疗方案各不相同。在CRISPR之前，研究这些变异基因间的关系，需要好几年时间，更别提针对个别病患进行独立研究。CRISPR技术的出现，使这一切更容易、更准确，且速度更快。 CRISPR带来的巨大科研突破简直是日新月异。 前不久，使用CRISPR技术，科学家进行了一系列老鼠实验，成功修复了引起镰刀状细胞性贫血、肌营养不良症的不良基因，还成功敲除了艾滋病毒用以渗透人体免疫系统的受体。 最近，遗传学家乔治亚·丘奇（George Church）发表报告称，他能同时编辑猪细胞中的62个基因。这项技术如果被证明准确、易于重复，它将有助于缓解多年来移植器官的短缺，使猪器官移植于人体成为可能。 11月初，生物技术公司爱迪塔斯医药(Editas Medicine)宣布计划测试一种以Crispr为基础的治疗技术，治疗一种罕见的眼盲症。 对研究复杂的精神疾病，CRISPR技术可谓是天赐的恩惠。“整个领域最主要的障碍是，白鼠并不是最好的实验样品。”张峰说。许多研究人员都希望利用CRISPR技术，为自闭症或精神分裂症等疾病，创造出一种合适的实验样本。 令人期待的还有，这项技术有望为遭受遗传病折磨的家族谱系消除遗传缺陷。这意味著科学家们可以重建生命体系。满世界的“制造人”，将不再是乌托邦式的幻想。 CRISPR的作用远不止此，因为依赖基因工程的行业是如此之多。研究人员已经开始使用CRISPR开发出更好的生物燃料，创造一种新的在洗涤剂、水质处理和造纸等行业使用的酶；农业公司已开始利用CRISPR使作物，如大豆、水稻和土豆，更具营养、更抗虫抗旱，而无需使用转基因技术(把一个物种的基因转接到其他物种之上)；家畜饲养业者正计划利用这项技术生产出更多的精肉和瘦肉家畜；食品企业，如达能，已开始部署使用CRISPR改造细菌，生产出更多美味的酸奶。 更远的领域还有，研究人员正考虑利用CRISPR技术消灭蚊子，或入侵物种，如亚洲鲤鱼；哈佛大学进化生物学家凯文·艾维特(Kevin Esvelt)，试图用CRISPR改变野生种群性状，如消除鼠群中的莱姆病。 生物学家鲁道夫·巴冉茍（Rodolphe Barrangou）表示，CRISPR正在全球掀起一场战争，世界500强公司、初创公司和大学都纷纷加入其中。因为CRISPR技术潜在的应用范围如此之广，每个人都想得到它。“一种工具能带来如此规模空前的争夺，是前所未有的。” 
潘多拉魔盒开启 生命被摆弄？ 当被问及，是否想过这项技术最终会弊大于利时，加利福尼亚大学分子生物学教授杜德娜 （Jennifer Doudna，正与张峰竞争CRISPR专利权）有些不安。她说：“我几乎每晚躺在床上，都会问自己：‘当你90岁的时候，你回顾你在这项技术中取得的成就时，会开心吗？还是你希望自己从未发现过它？’”她说：“我最近做了一个梦，在梦里，(她提到了一个著名的科学家的名字)曾来见我，说：‘有一个非常强大的人想见你。’我问：‘是谁？’‘阿道夫·希特勒’。我很害怕，我走进了一间屋子，希特勒坐在里面，乌青著脸。他说：‘我想了解这项惊人的技术的用途和意义。’然后，我被吓醒了，全身冒冷汗，那个梦一直困扰著我。试想，如果有像希特勒这样的人操纵这项技术，后果将不堪设想。” 从知道人类基因或可被操控那一刻起，许多人都对这项关乎生命源代码的操作而忧心忡忡，因为它涉及生殖细胞改造的伦理、法律、社会和科学议题如此之广，稍有不慎，将会给人类带来灭顶之灾。 CRISPR的出现，让科学家们的恐慌达到顶峰。因为它带来的后果绝对让人战栗：设计婴儿、生物突变体以及其他带有末日隐喻的科幻事物（在科幻电影中看到的人类灾难都会成真）。于是，批判纷至沓来。在讨伐的大军中，杜德娜无疑是声音最强烈的那一个。今年春季，《科学》杂志刊登了一篇呼吁信，呼吁暂停该领域的研究，杜德娜是这封信的主笔人之一。她以及其他科学家组织了一场峰会，将于下月在华盛顿举行，讨论编辑DNA带来的伦理问题，来自美国、英国、中国等国家的200名专家将参与这场峰会。 让科学家们如此大动干戈的缘由，来自于今年4月，中国中山大学研究团队主导的一项实验。该研究小组运用CRISPR/Cas9工具成功修改了86个人类胚胎中含有会导致β-地中海贫血(致命型血液病)的基因。这是世界上首例编辑人类胚胎基因的研究，它揭示了基因编辑技术走向临床前必须攻克的若干技术问题。 但是这项创新性成果发表后，迎来的不是赞扬，而是铺天盖地的批评和愤怒。不少生物学界人士认为它逾越了基因研究的伦理和安全红线，是不负责任的研究；在一些人的眼中，它甚至和当年的克隆人一样，会引发“蝴蝶效应”，“打开人类灭亡的潘多拉魔盒”。“这项研究证明了类似的尝试所带来的巨大风险，我们迫切需要成立相关机制来杜绝类似的尝试。”遗传学社会研究中心科学家马尔西·达诺夫斯基（Marcy Darnovsky）说。 但，有人并不同意以上观点。有专家认为，中国的研究人员并未试图制造“转基因人类”，且这个实验有严密的计划和严格的把控。还有科学家们一致认为，该研究成果是有启发性的。“这是一个高度负责任的项目，”兰德说。“他们刻意挑选了一种不能正常发育成个体的畸形受精卵进行实验。这并不存在道德问题。” 预见未来──恐慌，终会过去！ 的确，这项技术带来的长远后果值得考虑。通过自然的进化，人类的某部分基因被保留，某部分基因被淘汰；我们携带了能让我们免受某一疾病影响的基因，但同样带有对其他疾病的易感性基因。无法预测，如果打破人体生态平衡，改变大部分，甚至所有这类不良基因，会给人类带来怎样的后果。 张峰说，“这条路一旦走了，就不能回头。” 乔治亚·丘奇不同意这种说法。他说：“在我的实验室里，我们一直在做基因变种，我们还能把它们变回来。我想世世代代之后，如果我们改变的一些东西，不再有效了，我们同样可以把它解决掉。” 回顾历史，不可否认，每一次重大的技术飞跃，都会引起人类的恐慌，但恐慌终会过去。1997年，苏格兰科学家克隆了一只羊，名叫“多利”，这震惊了整个世界。许多人认为科学打开了“潘多拉的盒子”，这项技术将会被独裁者和邪恶的人利用，用来复制他们的后代。但是，18年后的今天，事实证明克隆人是一项失败的尝试。 1978年，体外受精的首个成功案例诞生，这掀起一片喧嚣，直至7年前，科学家杰姆斯·沃森还在《大西洋月刊》上发文，称“设计婴儿的时代到来了，这可能会把所有人淹没”。但是，今天，地球上有超过500万的婴儿通过体外受精出世，人们的愤怒似乎不复存在。 如今，CRISPR技术的出现，为人类再次揭开了恐惧生命被摆弄的伤疤。如果仅仅为了治疗疾病如艾滋病，而从根本上改变人类基因库，是不值得的。但如果CRISPR能帮助解开自闭症的奥秘，有助于癌症治疗，或能让农民更容易种出有营养的食物，且减少环境污染，人类对它的恐惧，会像人类对之前的新技术的恐惧一样，终会烟消云散。 链接阅读──专利之争 一场茶壶风暴 在科研领域，专利之争从来是稀松平常之事。张峰与杜德娜，目前就身陷CRISPR专利之争的漩涡。 2012年6月，杜德娜和医学微生物学家艾曼纽拉·察朋特（Emmanuelle Charpentier）领导的研究小组首次发表了一篇文章，揭示CRISPR可编辑DNA。2013年1月，张峰和哈佛大学遗传学教授乔治亚·丘奇发表文章，第一次阐述CRISPR可用于编辑人体DNA。博德学院以张峰的名义提出专利申请。众所周知，杜德娜早在7个月前就提交了她的专利申请。但张峰的代理人在“加急”一栏打上了对勾，并为此支付了一笔费用。 最终，专利率先授予给了张峰和布罗德研究所。这项决策一出，引起了很大的震惊。一般情况下，专利是授予第一发现人的，杜德娜和察朋特应该获得专利权。但是张峰和布罗德德研究所认为，她们的早期发现并没有阐明该技术是否适用于复杂生物，是否可用于治疗和预防人类疾病。 据《麻省理工科技评论》报道，为了证明自己是第一发明者，张锋提供了他的实验室笔记的快照，表明他在2012年年初就建立并运行了CRISPR系统。这个时间甚至早于杜德娜发表研究成果以及申请专利的时间。 加利福尼亚大学要求重新评估，目前美国专利商标局的裁定结果尚未公布。 CRISPR研究正成为大商机：风险投资公司竞相投资数千万资助这项技术的开发。任何一方专利所有人都有权收取专利许可费，谁最终取得专利权，谁就能拥有这笔巨额财富。 去年，国家科学基金会授予了张峰其最负盛名的奖项，说他的理论研究为“消除精神分裂症、自闭症和其他脑部疾病”指明了方向。几个月后，杜德娜和察朋特获得生命科学突破奖(Breakthrough Prize)，并各收到300万元奖金。 乔治亚·丘奇认为：“在这样一个时代，科技创新很难仅靠一人之力。整个专利权之争是愚蠢的，不必对此大惊小怪，因为我不认为这很重要。他们都是好人，都在做重要的工作，这只是一场茶壶风暴”。” （编译自《纽约客》《纽约时报》） |
|
|
