修改DNA的科学家：中国科学家修改人类胚胎基因引发争议

使用人类胚胎做实验后果令人担忧，但却并非闻所未闻。研究人员表示，某些地方的科学家正在试图使用一种可以永久改变所有细胞DNA的技术来编辑基因，这些基因变化将可遗传给后代。

对于可怕后果的担心促使学术前沿的研究者上个月通过一些重要的学术期刊发出紧急呼吁，要求停止对人类胚胎进行此类的研究工作，至少到人类胚胎实验的安全性得到证明、伦理方面得到社会认可之前。

现在，中国的科学家发表的论文称，他们已经尝试过这么做。

实验失败了，正如之前担心的那样。

中国的研究人员并无计划培育出一个婴儿——他们使用的是有缺陷的人类胚胎——但希望最后能得到每个细胞的缺陷基因都被精确改变的胚胎，而且没有因为不慎造成DNA损害。 85个被注射的人类胚胎无一符合这些标准。在几乎所有的情况下，胚胎要么死亡，要么基因未改变。即便是目标基因被编辑的四个胚胎也存在问题。有些胚胎细胞克服了基因编辑的影响，而出现了遗传嵌合现象(genetic mosaics)。尝试基因编辑还导致出现DNA突变，对胚胎细胞造成了间接的损害。

“他们的研究应该会让任何认为技术已经准备好，可以在体外受精阶段进行消除疾病基因的尝试的研究人员冷静一下。”哈佛大学的干细胞专家乔治·戴利(George Q. Daley)博士说。“这是个不安全的操作，并不应该在当前进行，或许永远都不该进行。”

戴维·巴尔的摩(David Baltimore)说，“这表明科学是多么不成熟”，并补充道，“从他们的尝试中我们获益良多，主要是什么可能出错。”巴尔的摩是诺贝尔奖得主、分子生物学家，曾担任加州理工学院校长。

但一些研究人员担心，这篇论文只是个开始，有了临床应用的打算，可能会继续更多的尝试。他们害怕出现这样的结果：所有细胞都被改变的婴儿诞生只是因为科学家想争当第一人。这可能会发生在研究人员对编辑基因的后果足够了解之前，发生在他们知道如何安全编辑基因之前，甚至发生在社会能够讨论这些操作是否被接受之前。

基因编辑使用的方法Crispr已经迅速成为重要的研究手段。它利用了细菌用来保护自己免受病毒袭击的一个系统，允许科研人员切掉选择的基因，插入新的基因。

基因编辑方法Crispr 简介

在细菌中发现的一个复杂的免疫机制，已被证明在编辑DNA中有效，并可能导致未来的基因治疗方法的出现。其工作原理如图所示： 储存——研究人员在20世纪80年代发现，细菌中有几小块回文DNA多次重复出现，它们之间存储着DNA的非重复间隔序列(spacer)。这种复杂的免疫系统模式就是Crispr，为规律成簇的间隔短回文重复(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)这一表述的首字母缩写。 识别——这些间隔序列与细菌或其祖先曾打过交道的入侵者病毒的DNA片段相匹配。需要的时候，包含在间隔区的DNA会转录为RNA，并与一种酶(Cas9核酸酶)和另一段RNA(引导RNA)结合，形成的结构将与间隔序列相匹配的DNA链结合。 剪切——一旦发现相匹配的DNA链，酶就打开双螺旋结构，对双链进行剪切。双链剪切对DNA的链条造成破坏，病毒的DNA失活。在被不熟悉的病毒袭击后，如果有一个细菌存活下来，它会制造并储存一个新的间隔序列，这个间隔序列可以被后代子孙所继承。 编辑——研究人员正在研究如何使用合成的RNA序列，以达到控制剪切他们选择的任意DNA片段的目的。细胞可以修复切口，但是一个不完美的修复可能会破坏基因功能。或者不同DNA的片段可以插入以填充间隙，从而成功编辑DNA序列。

麻省理工学院生物学教授鲁道夫·耶尼施(Rudolf Jaenisch)说，一个紧迫的问题是，为什么人们会想通过编辑人类胚胎基因来预防疾病的发生。即使是最严重的情况下，像亨廷顿病(Huntington’s)，遗传自双亲任一方的一个拷贝的突变基因，就足以百分之百致病。对这样的疾病编辑基因也会引发伦理问题。鉴于基因在胚胎中的分布方式，如果双亲任一方有亨廷顿病基因，只有一半的父母胚胎才会继承这个基因。使用这项基因编辑技术，基因的剪切和粘贴必须在受精卵中迅速完成；有可能在知道一个胚胎是否携带有亨廷顿病基因前。这意味着被编辑的胚胎有一半可能是正常的——它们的DNA无故地被永远改变。“改变正常胚胎是不可接受的，”耶尼施说，“对我而言，这意味应用没门儿。”

注意到对人类胚胎进行基因编辑存在诸多未解决的问题，一批杰出的美国研究人员最近在《科学》杂志发表文章，号召停止以临床应用为目的的研究工作。他们指出，当前关于基因和它们之间相互作用的知识有限，在胚胎中改变一种疾病的基因，胚胎之后发育为婴儿，可能会带来无法预料的后果，这种改变可能会被此人的所有后代继承。

《自然》杂志的最近一篇论文发表了类似的观点。来自加州里士满Sangamo Biosciences公司的爱德华·兰菲尔(Edward Lanphier)和他的同事在这篇文章中写道，“在我们看来，使用当前的技术编辑人类胚胎基因组可能会对未来的后代产生不可预知的影响。这很危险，在道德上不可接受。”

兰菲尔博士在接受采访时补充道，“这个问题实质是，你如何看待人类种族和人类这个物种？”

他认为，这篇新论文是“我们关心的两个问题的焦点。”这表明编辑人类胚胎的技术还不完备，他说。但是，他补充道，“随着研究的继续进行，如果1个，5个，12个，100个实验室研究它，这一操作可能会更高效。在有机会讨论是否应该做之前，我们希望能放缓这一研究过程。”

这篇新论文发表在网络学术期刊《蛋白和细胞》(Protein & Cell)。黄军就和周灿权以及中山大学的同事在论文中表示，他们从一个妇产门诊得到这些人类胚胎。这些胚胎没有一个发育正常，因为它们携带了多余染色体，因此被捐献供研究使用。研究者使用Crispr技术试图去编辑一个会导致β地中海贫血的基因突变，β地中海贫血是一种严重的血液疾病。他们的目标是改变这个基因，也仅改变发育胚胎中的这一基因。

中国的研究人员指出，在他们的实验中，基因编辑几乎肯定造成了比记载更加广泛的伤害；他们没有检查胚胎细胞中的整个基因组。

戴利博士提到，克隆技术发展的时候，国际上达成了克隆人类不可接受的共识。然而，一些研究人员做过这样的尝试。他担心类似的事情也会发生在基因编辑领域。“这种方式的干涉会赢得世界范围的喝彩，”戴利博士说。“我认为，正是此类疯狂的动机在鼓励人们做事情。”