田地

2018年世界艾滋病日前夕，一條消息引起軒然大波，中國科學(xué)家賀建奎宣布，世界首例基因編輯嬰兒—一對名為露露和娜娜的雙胞胎健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經(jīng)過修改，使她們出生后就能天然抵抗艾滋病?；蚓庉媼雰壕烤故欠窨尚?，需要從基因編輯和基因療法本質(zhì)和發(fā)展來看待。

從基因編輯和基因療法說起

基因編輯是一種生物醫(yī)學(xué)的前沿技術(shù)，能夠?qū)θ祟惡推渌锏哪繕?biāo)基因（靶基因）進行“編輯”，例如，對部分DNA片段（基因）進行敲除、移位、加入、改變等?；蚓庉嬓枰蚣舻叮壳白詈玫幕蚣舻妒荂RISPR/Cas9，中文名稱比較拗口，稱為“規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)”。它實際上是一種基因編輯器，即基因剪刀，是細(xì)菌用以保護自身對抗病毒的一個系統(tǒng)，也是一種對付攻擊者的基因武器。

這一基因剪刀的基本原理是，當(dāng)細(xì)菌抵御噬菌體等外源DNA（基因）入侵時，在前導(dǎo)區(qū)的調(diào)控下，CRISPR被轉(zhuǎn)錄為長的crRNA前體，然后加工成一系列短的含有保守重復(fù)序列和間隔區(qū)的成熟crRNA（由CRISPR衍生的RNA），最終識別并結(jié)合到與其互補的外源DNA序列上，與Cas9酶結(jié)合發(fā)揮剪切作用。從這個特點看，CRISPR/Cas9可以說是一種精確的萬能基因剪刀，可以用來刪除、添加、激活或抑制生物體的目標(biāo)基因。

現(xiàn)在，露露和娜娜就是在胚胎期經(jīng)過基因剪刀修改過CCR5基因的嬰兒，而CCR5基因的改變能阻止艾滋病病毒入侵人體免疫系統(tǒng)的T細(xì)胞。從理論上講，今后艾滋病病毒不會感染露露和娜娜。

這種通過基因剪刀編輯和修改基因其實就是基因療法的一種，只不過它與一般的基因療法，即體細(xì)胞基因療法不同，是針對胚胎細(xì)胞（生殖細(xì)胞）的基因療法。

傳統(tǒng)的基因療法，即體細(xì)胞基因療法是將外源性的正常基因?qū)氚屑?xì)胞，以治療由缺陷和異?；蛞鸬募膊?。體細(xì)胞基因療法需要的是載體而非基因剪刀，通常是用腺病毒（對人無害）作為載體把病人所缺失的基因或正常的基因?qū)肫潴w內(nèi)。如此，既可以原位修復(fù)有缺陷的基因，也可以用有功能的正?；蜣D(zhuǎn)入細(xì)胞基因組的某一部位，以替代缺陷基因來發(fā)揮作用。

體細(xì)胞基因療法采用的基因?qū)牒娃D(zhuǎn)移的方法有生物學(xué)方法、物理方法和化學(xué)方法，腺病毒載體方法就是生物學(xué)方法。體細(xì)胞基因療法可以治療對人類健康有嚴(yán)重威脅的遺傳?。ㄈ缪巡?、囊性纖維病、家庭性高膽固醇血癥等）、惡性腫瘤、心血管疾病以及感染性疾?。ㄈ绨滩〉龋?。

但是，基因療法有特定的倫理原則，主要是優(yōu)后原則，即一種疾病只有在嘗試了各種治療方法都無效的情況下，才考慮采用基因療法。而且，由于基因療法不成熟并且造成過病人的死亡，目前的使用比較謹(jǐn)慎。例如，1999年9月，一名名叫蓋辛格的高中生因患鳥氨酸氨甲?；D(zhuǎn)移酶（OTC）部分缺陷癥而接受基因治療，最終導(dǎo)致死亡。美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的調(diào)查表明，患者因免疫系統(tǒng)對介導(dǎo)外源性基因的病毒載體產(chǎn)生嚴(yán)重反應(yīng)而死亡。2007年2～7月，喬妮·莫爾因患風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎先后接受兩次基因治療，后因全身廣泛性出血和肝衰竭而死亡。

有鑒于基因療法的不穩(wěn)定和不成熟，2017年10月19日，美國FDA才批準(zhǔn)第二種基于改造患者自身免疫細(xì)胞的基因療法，用于治療非霍奇金淋巴瘤。

胚胎細(xì)胞基因療法

相比于體細(xì)胞基因療法，胚胎細(xì)胞的基因療法是利用基因剪刀來對胚胎中的基因進行修改、編輯、補充、移位等。在露露和娜娜出生前，世界各國的科學(xué)家已經(jīng)有許多嘗試，中國也有比較突出的研究，如2015年，中山大學(xué)黃軍團隊就對胚胎進行了基因編輯。

黃軍等人的研究是利用基因剪刀CRISPR/Cas9編輯修改胚胎中導(dǎo)致β地中海貧血癥的β珠蛋白基因，把有問題的鳥嘌呤G修改成腺嘌呤A，從而糾正地中海貧血癥的基因根源。他們所使用的是經(jīng)過當(dāng)事者同意和捐贈的流產(chǎn)胚胎，并且沒有讓胚胎過多發(fā)育。結(jié)果是，研究采用了86個胚胎細(xì)胞，最終只有28個的基因被成功編輯修改，成功率約為33%。顯然，這個成功率并不足以獲得安全性的保障，也讓人們對此技術(shù)抱有疑慮。

現(xiàn)在，從賀建奎團隊宣布的事實來看，只是對44%的胚胎編輯有效，連一半的成功率都不到，這也意味著CRISPR/Cas9基因剪刀存在著很大的不確定性，可能會脫靶，對人造成嚴(yán)重傷害。

不過，如果修改胚胎中的致病基因，或者把正?；蛑苯訉?dǎo)入胚胎細(xì)胞來糾正缺陷基因，就可以不僅使遺傳疾病在當(dāng)代得到治療，而且還能將健康的和修復(fù)好的基因遺傳給后代，讓遺傳病得到根治。

正是基于這一點，研究人員堅信，胚胎基因療法可以有更大的作為，不僅功在當(dāng)代，而且造福子孫。目前已知有超過4000種遺傳性單基因疾病，影響全球超過1%的新生兒。從理論上講，胚胎基因編輯技術(shù)可以幫助預(yù)防這些疾病，讓每個家庭都獲得健康嬰兒。這顯然比胎兒出生前的基因檢測更先進。胎兒基因檢測有異常，后續(xù)的處理只是流產(chǎn)掉有缺陷的胎兒，但基因編輯可在檢測出有基因異常后進行致病基因的修改，或在更早的時候?qū)雍吐炎又械闹虏』蜻M行編輯修改，以保證健康后代的出生。

但是，由于胚胎基因編輯與體細(xì)胞基因編輯相比，可能有更多的未知性和更大的副作用，一旦出現(xiàn)問題，就不只是危害患者本人，而且還會危及他們的后代，所以無論是國外還是國內(nèi)，對于胚胎基因編輯有嚴(yán)格的倫理管理規(guī)定。

基因編輯的倫理原則

無論是體細(xì)胞基因編輯，還是胚胎細(xì)胞基因編輯，只要是對人的試驗，都應(yīng)當(dāng)遵循人體試驗的一系列原則和規(guī)定，這在國際上早就形成了成熟的管理規(guī)章，如世界醫(yī)學(xué)會的《赫爾辛基宣言》、國際醫(yī)學(xué)科學(xué)組織委員會的《人體生物醫(yī)學(xué)研究國際倫理指南》等。

對于胚胎基因編輯，早在進行人類基因組計劃時就出臺過相關(guān)的倫理原則，包括有利無傷、知情同意、防止歧視、保護隱私、保護人類基因組多樣性和防止基因武器等，核心原則是保證人類安全。

針對胚胎研究，中國衛(wèi)生部也在2003年7月頒布了《人類輔助生殖技術(shù)規(guī)范》，其中明確規(guī)定“禁止以生殖為目的對人類配子、合子和胚胎進行基因操作”。雖然規(guī)定表明，不以生殖為目的的人體胚胎基因編輯研究是可以進行的，但是必須遵守14天法則，也就是在14天后要把研究的胚胎銷毀，不能植入子宮孕育，更不能產(chǎn)下孩子。這個14天法則也是國際社會廣泛遵守的關(guān)于胚胎研究的倫理，當(dāng)然也是胚胎基因編輯的倫理原則。

2015年12月初，美國國家科學(xué)院、美國國家醫(yī)學(xué)院、中國科學(xué)院和英國皇家學(xué)會在華盛頓召開了首屆人類基因編輯峰會，各方在會上達成了共識，允許開展人類胚胎基因編輯的基礎(chǔ)研究。在適當(dāng)?shù)姆梢?guī)范和倫理準(zhǔn)則下，從幾個方面進行深入的基礎(chǔ)和臨床前研究，包括在人類細(xì)胞中編輯基因序列的技術(shù)的研究；臨床應(yīng)用所帶來的潛在益處和風(fēng)險的研究；人類胚胎及生殖細(xì)胞的生物學(xué)研究。

各方的共識同樣是：經(jīng)過基因編輯的早期人類胚胎以及生殖細(xì)胞不得用于妊娠，現(xiàn)在就把該技術(shù)投入臨床使用的做法是“不負(fù)責(zé)任”。這也是國際上首次為胚胎基因編輯研究劃定了不可逾越的“紅線”。

但是，走在世界人工生殖技術(shù)前列的英國一直在嘗試突破限制，即把之前的僅限于研究14天之內(nèi)的人類胚胎擴大到可以全面研究胚胎和進行基因編輯。2018年7月，英國納菲爾德生物倫理學(xué)協(xié)會發(fā)布報告說，在充分考慮科學(xué)技術(shù)及其社會影響的條件下，通過基因編輯技術(shù)修改人體胚胎、精子或卵細(xì)胞細(xì)胞核中的DNA“倫理上可接受”。

納菲爾德生物倫理學(xué)協(xié)會并非政府機構(gòu)，而是一家相當(dāng)于民間智庫的獨立機構(gòu)，著重關(guān)注生物與醫(yī)學(xué)技術(shù)進步過程中出現(xiàn)的倫理困境。該協(xié)會發(fā)布的最新報告《基因編輯和人類生殖：社會與倫理問題》指出，基因編輯（剪刀）工具代表生殖選擇的一種“全新方法”，將對個人和社會產(chǎn)生深遠影響。即便如此，該協(xié)會也認(rèn)可，不能將基因編輯的胚胎植入子宮孕育。英國政府，包括英國衛(wèi)生部和英國人類生育與胚胎學(xué)管理局允許研究和編輯胚胎細(xì)胞基因，但不允許對人類胚胎進行基因編輯后移植入子宮，更不準(zhǔn)誕生基因編輯嬰兒，而且到了14天，編輯和研究過的胚胎必須銷毀。

為何要嚴(yán)格管理

即便英國的納菲爾德生物倫理學(xué)協(xié)會提出基因編輯嬰兒“倫理上可接受”，也提出了嚴(yán)格的限定條件。其一，基因編輯嬰兒必須確保并符合未來出生嬰兒的福祉；其二，符合社會的正義和團結(jié)，不會增加歧視和分裂。

這些限定條件的核心同樣是安全。但是，即便是最好的基因剪刀CRISPR/Cas9，也存在很大的不確定性，即脫靶。

研究人員早就發(fā)現(xiàn)，有“基因魔剪”之稱的CRISPR/ Cas9基因組編輯技術(shù)并不精準(zhǔn)，脫靶率較高。2018年7月16日，英國《自然·生物技術(shù)》雜志在線發(fā)表英國維康桑格研究所艾蘭·布拉德雷等人的一項研究，指出CRISPR/ Cas9會在靶點附近引起DNA刪除或重排，結(jié)果比此前預(yù)期的要嚴(yán)重。對小鼠和人類的實驗室細(xì)胞系研究發(fā)現(xiàn)，除了已知的伴隨DNA雙鏈斷裂修復(fù)發(fā)生的小規(guī)模DNA錯誤外， CRISPR/Cas9技術(shù)還可能在靶點附近導(dǎo)致大規(guī)模的DNA刪除，在部分情況下，甚至引起復(fù)雜的DNA重排，導(dǎo)致臨近基因或調(diào)控序列受到影響，并改變細(xì)胞功能。

這也意味著，如果使用基因剪刀修改CCR5基因，使其變異而預(yù)防艾滋病，也有可能脫靶，導(dǎo)致嬰兒患嚴(yán)重遺傳病。因此，基因編輯嬰兒技術(shù)如果沒有100%的準(zhǔn)確性，不能用于臨床“造人”。

對于這一點，黃軍團隊就有深刻體會，黃軍稱，“想要對正常的胚胎進行編輯，成功率必須接近100%。這表明目前該方法還非常不成熟，因此我們暫停了”。

那么，使用基因剪刀修改CCR5基因而誕生的露露和娜娜在未來是否會受到傷害，這一點誰也預(yù)料不了，并且如果發(fā)生傷害，將會通過DNA遺傳到下一代，這一點更是無法預(yù)料。當(dāng)然，基因編輯嬰兒也有另外一面，后代會無意之間通過基因修改變得更為強壯，智商更高。而且，未來也許會有人通過胚胎基因編輯扮演上帝的角色，創(chuàng)造出超人并統(tǒng)治一般人，而這正是霍金等有識之士所憂慮的主要問題。

不過，這一切有待未來和時間來檢驗。