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基因編輯的美麗新世界 | 好文推薦

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近些年,兩種新型基因技術引領了科學界和醫療界的革命。人們所熟知的一種是解碼基因中隱藏信息的技術,而對另一種新發現的技術人們並不了解,這項技術能根據我們的意願修改基因,預測某種疾病對健康造成的風險,消除致命疾病,並最終改變我們自身和整個自然界。這項創新引發了一系列複雜又亟待解決的問題:我們到底想要一個怎樣的社會和我們究竟是誰?一個嶄新的世界近在眼前,我們最好有所準備不然事情可能變得一發不可收拾。

這場革命的開始是緩和又令人驚艷的。2000 年 6 月,比爾·柯林頓總統和總理托尼·布萊爾宣布人類基因組初步草圖的繪製已經完成。據白宮媒體宣稱,此項研究成果將「為預防、診斷、治療、和治癒疾病開闢新徑」。很多科學家持懷疑態度,他們的工作期望在於了解,而公眾可能覺得實用性的理由比僅僅滿足求知慾更容易接受。

從 2000 年發展檢測基因疾病開始,柯林頓逐步展開了他的計劃。當這種檢測變得越來越廣泛,道德擔憂開始浮出水面。基因檢測技術顯然影響了即將成為父母的人們,進一步加深今天許多人仍面臨的是否選擇生下可能在出生時患有某種疾病的孩子的窘境。其中一些技術有相當明確的目標,如針對唐氏綜合征的新型血液測試,用來避免伴侶間的一些問題,但這些看似令人安慰的流程卻引發了相當重要的道德問題。

無論我們想要與否,人類基因資料庫和其它類似的舉措,比如對非裔美國人患病率很高的鐮狀細胞性貧血進行的基因測試,都將使我們改變某種特定人類基因在人群中出現的頻率。這是優生學的技術定義,然而這聽起來是有些駭人的,畢竟優生學這個概念永遠是和對美國的精神病患和美洲原住民的強制絕育以及納粹對認為有基因缺陷的人進行的謀殺聯繫在一起的。但應用基因檢測來幫助父母決定是否要孩子顯然是一種軟性優生學,也顯著減少了人們的痛苦。帶著最好的意願和現在看來最好的結果我們實際上已經走向了道德的邊緣。

對唐氏綜合征的基因檢測同樣有著隱藏的道德困境,這項測試檢測母親血液中少量胎兒的 DNA。在美國,這項技術已經很大程度上取代了了可能導致流產的侵入性可替代術(羊膜腔穿刺術或絨膜絨毛取樣,細胞要從胎盤中取出)的廣泛使用。安全檢測唐氏綜合征方法的出現是一項積極的技術進步(在英國,預計每年會因此減少 30 例入侵式檢測法造成的流產),但很多女性認為檢測技術的簡便反而讓她們感到一種被逼迫而必須進行唐氏綜合征檢測的壓力感,和一旦結果呈陽性就要進行流產的潛在危機感。

在過去的幾年中,基因檢測已經進入了商業主流,比如由 23andMe 公司(人類有 23 對染色體)以及類似公司出售的直接面向消費者的檢測技術已經非常普遍。對這項技術的大部分關注點不僅在於它聲稱能夠追溯我們的祖系,還因為他們試圖預見人們未來的健康。在四月初,23andMe 公司獲得 FDA 批准,開始出售可以測十幾種疾病的 DIY 基因測試,其中包括帕金森病和遲發性老年痴呆症。你將一口唾液吐到一個試管中,將它送到公司,幾天後你就可以收到一份結果。但做過幾次類似測試的加拿大社會文化心理學教授史蒂文·海涅解釋說,DNA 並不代表註定的命運。這就引出了問題的關鍵所在。

有些疾病確實完全由基因遺傳決定, 如亨廷頓氏舞蹈症、假肥大型肌營養不良症等等。如果你有缺陷基因,你最終也會得病。在接受測試之前請想清楚,你是否想通過電子郵件得知自己將會患上一種威脅生命的病。但對大多數的疾病而言,未來並沒有寫在我們的基因中,所以基因測試也可能存在誤導。

比如,根據一項測試結果,海涅有「比常人多 32% 的概率」會患上帕金森病。在這駭人數字的背後其實代表的是,他患上帕金森疾病的概率只比普通人群患上此疾病的概率略微高了一點。(對海涅來說是 2.1%,對我們來說是 1.6%)。這聽起來不算太糟糕吧?還是很糟糕呢?2.1% 的概率究竟意味著什麼?人們很難解讀這方面的信息,也難以決定在可選擇的情況下如何改變他們的生活方式來減少患上疾病的概率(對帕金森這種疾病來說沒有方法減少發病機率)。

更會讓人費解的是,不同公司對同一疾病的測試結果也可能會不同。這些差異可以通過每家公司使用不同的測試標準和資料庫來解釋。但公眾在面對這些矛盾的信息時,可能會覺得這比沒有信息還要糟糕。

還有更大的問題。無論它的預測價值如何,全球開展的 DNA 測序工作使得人類基因信息洋流肆意傳播,DNA 有一天也可能會反噬我們。2008 年的《反基因歧視法》禁止了美國醫療保險公司的基因歧視行為。然而,最近由眾議院通過了醫療改革法案(美國衛生保健法,被稱為川普醫改法案)允許醫保公司對已經存在健康隱患的人收取更高的保險費。很難想象還有什麼能比帶有遺傳疾病基因讓你最終患上某種疾病的基因更糟糕的情況了,而在現有的醫療系統下,保險公司有充分的理由去尋找你 DNA 中的風險。如果共和黨醫療改革將其視為法律,那麼法院很可能得出基因測試是存在健康隱有力證據的結論。如果基因最終將影響醫療保險費用情況,那很多人可能就不會選擇進行這項檢測。

但更具實用性但更充滿道德爭議的技術是這場基因革命的第二環節:「編輯」人類 DNA 和其他生物 DNA 的能力。這項被稱為「CRISPR」的技術於 2013 年首次應用於人類細胞,並且已經從根本上改變了生命科學領域的研究方向。它幾乎在每個試驗過的生物物種上都有成效,並且現階段正在進行臨床試驗。艾滋病、白血病、鐮狀細胞性貧血可能會很快應用 CRISPR 進行治療。

CRISPR 的故事是純粹出於好奇心的研究如何創造了巨大技術進步的典型案例。20 世紀 80 年代, 科學家們注意到, 微生物的部分基因組包含有規律的重複 DNA 序列,近似迴文。(實際上只有少數的一些功能域在表觀上是重複並且內部呈迴文排列)最終這些序列被冠以縮寫「CRISPR」—— 規律成簇的間隔短迴文重複(clustered regularly interspersed short palindromicrepeats)。在重複間隙出現的 DNA 片段(間隔 DNA)不是一些隨機的無用生物垃圾,這些片段來自病毒並被集成到了微生物的基因組,這一發現也暗示了 CRISPR 的功能。

這些 DNA 片段其實對微生物的生存非常重要。在 2002 年,科學家發現 CRISPR 激活了一系列的蛋白質—CRISPR 相關蛋白質(也叫 Cas 蛋白),它可以攻擊和降解入侵者的 DNA。在 2007 年,研究發現 CRISPR 序列和一種特定蛋白質組合(常被稱為 CRISPR-Cas9)彷彿是微生物的一種免疫系統:如果一個特定的病毒 DNA 被混入微生物的 CRISPR 序列,微生物可識別出入侵的病毒並激活 Cas 蛋白剪斷外來入侵 DNA。

這對微生物學家來說是非常重要的發現,但更令人興奮的地方來源於發現了 CRISPR 相關蛋白質可以被用於改變任何一個 DNA 來組成目標序列。2013 年初,來自加州大學伯克利分校(由珍妮弗·杜德娜領導)、哈佛醫學院(由喬治·丘奇領導)和麻省理工學院 Broad 研究及哈佛大學(由芬·漢領導)的三組研究團隊分別獨立證實了 CRISPR 技術可以用來修改人類細胞。基因編輯由此誕生了。

CRISPR 技術的潛力是巨大的。如果你知道一個有機體的 DNA 序列,你就可以進行截斷、刪除或是按意願修改操作,就像一個可以隨意進行文字編輯的文本處理軟體。你甚至可以用 CRISPR 技術引入額外的控制單元,例如,修改一個基因使其對光刺激做出反應。在實驗有機體上它能對基因功能的研究提供相當精準程度的控制,這使得科學家能進一步探索在生物體某生命階段或某特定環境下的基因表達結果。

但 CRISPR 技術的使用也有一些限制。一個是技術上的:使用 CRISPR 構建的特殊 DNA 序列很難被傳送到特定的細胞中以改變其基因結構。但一個更大更關鍵的問題則是道德上的:這項技術應在何時何地被使用?2016 年,歐巴馬總統的國家情報總監詹姆斯·克拉珀將基因編輯和其廣泛的適用性比作大規模殺傷性武器。善意的生物黑客已經開始在網上出售能讓任何擁有高中生物知識的人都能編輯細菌基因的工具了。一場科技驚悚情節可能已經蔓延進了現實。

但對此我們還沒有一條清晰的解決之道,除了必須對此非常謹慎之外。有人堅決反對任何可能遺傳到後代的人類基因修改操作,這些操作被稱為生殖操縱,在卵子和精子或單細胞胚胎上進行的。(人類現階段所設想的應用 CRISPR 所進行的基因編輯,例如在血細胞進行的修改,並不會遺傳給下一代。)

儘管各國在法律法規上不盡相同,但目前來說,實施胚胎基因編輯仍被認為是錯誤行為,而且在 2015 年達成了非約束性國際禁令。儘管如此,人類第一個進行過 CRISPR 基因編輯的寶寶也無可避免的會在下一個十年誕生。最有可能的情況是,在經過移除特定疾病基因的情況下誕生的寶寶。

但有些人在和有基因缺陷導致疾病的家庭接觸的過程中,會逐漸改變看法。他們可能會認為:法律若禁止那些飽受基因缺陷折磨的家庭接受基因編輯,拯救他們本可以成長為健康人的孩子,是一件不道德的事。

但在另一方面,很多科學家和大部分公眾一樣,反對在人類生殖層面應用使人們變得更聰明、更漂亮或更強壯的基因編輯,但要想在補救和增進之間畫一條明確的界限是很難的。不過令人安慰的是,這些優生幻想並不能成功。這些特質都是極其複雜的,就算它們有遺傳因素,也都是由大量的基因組中每個少量基因群的共同作用來展現的,它們之間的聯繫方式也都還是未知的,因此幾乎不能實施,而且我們也並不想搞一場天馬行空的 CRISPR 創作大師賽。

但是,新技術確實有將「社會經濟的不平等復刻到我們的基因中」這樣的危險,因為富人有能力用其來改善後代而窮人則沒有。但現階段的建議僅僅是儘快開展國際生殖基因編輯指導計劃,希望研究者和製法者能找到「約束與自由的平衡點」。

然而這項技術令人憂慮的問題遠不止此,它的應用所能帶來的最危險的情況是:基因驅動的發展,尤其是在具有短代時(指個體生長中, 每個微生物分裂繁殖一代所需的時間)的物種中,如害蟲。基因驅動是指人工 DNA 片段在人群中的迅速蔓延。不同於現有的轉基因技術,其修改的基因以相當慢的速度傳播且很容易從基因庫中消失。當應用了基因驅動,改變的基因會以指數形式在代際間增加,並迅速蔓延到整個基因庫。這項技術被科學家用於使蚊子不育或防止它們攜帶瘧疾,顯然能對流行病中的某些致命疾病造成顯著影響。每年有 300,000 兒童死於瘧疾,CRISPR 基因驅動也許可以通過改變蚊子的基因組幫助到這些兒童。

但基因驅動的問題在於,它基本上就是個可能帶來不良後果的生物炸彈。如果我們改變了蚊子的基因,讓它不再適宜瘧疾蟲,我們有可能發現,就像抗生素濫用的結果一樣,瘧疾蟲變異成了抵抗基因驅動影響的形態,這也意味著它也可能變成了對我們現有抗瘧疾藥物免疫的形態。與此同時,因為我們對生態還不夠了解,也無法做出準確預測,選擇性的把一種環境下的蚊子根除,可能就意味著對地區生態造成了巨大影響。現階段,沒有規章規定基因驅動是否或該怎樣發展。這實際上是全球性的問題,昆蟲遷徙容易,疾病也很容易在傳播的過程中變異。又因為這些昆蟲很容易穿越國界或進入新的生態系統,對一個地方很有效的方法到了另一個地方沒準就變成了災難。基因驅動的國際監管非常關鍵,但很多政府對此少有理會。

無論這些技術發展使我們感到興奮還是驚恐,我們也不能不去了解已經發現的事物。CRISPR 已經加速了科學發現,使得基因操縱成為可能。它也將很快應用於醫療保健業,使一些致命或衰弱類疾病成為歷史。但並不是所有的疾病都能被輕鬆治癒,如杜鵑肌營養不良症可能會因在引入 CRISPR 技術后如何向所有細胞傳遞序列這一技術難題而徘徊許久,但要相信,我們已經真正進入到了一個嶄新的時代。

為了防止基因編輯走上反烏托邦的道路,國際必須儘快制定嚴格的管理指導方法,以保護我們的遺傳信息不受不法分子或商業的利用,防止不負責任地釋放基因驅動,並禁止任何形式的基因歧視。對這種歧視的反對應該成為各國社會所共有的基本道德原則。要達成這一結果的關鍵在於確保公眾和製法者充分了解這項新技術和它的強大應用性。

推薦書單:

The Gene Machine: How Genetic Technologies Are Changing the Way We Have Kids—and the Kids We Have

by Bonnie Rochman

Scientific American/Farrar, Straus and Giroux, 272 pp., $26.00

DNA Is Not Destiny: The Remarkable, Completely Misunderstood Relationship Between You and Your Genes

by Steven J. Heine

Norton, 344 pp., $26.95

A Crack in Creation: Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution

by Jennifer A. Doudna and Samuel H. Sternberg

Houghton Mifflin Harcourt, 281 pp., $28.00

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