基因編輯與我們的未來
作者：蘇夜陽
若有一天，醫生告訴你孩子發展的起跑線不在上哪家幼兒園，甚至不在胎教，而在於你和你的伴侶如何編輯你們的受精卵遺傳物質，你會作何想？你覺得這會是一個好主意嗎？你會有什麼擔心嗎？
一篇論文，點燃全球生命科學界的激烈討論和國內外媒體的高度關注，於我國學者來說，或許還是第一次。
這篇由中山大學黃軍就等學者發表的論文，題為《CRISPR-Cas9介導的基因編輯在人類三原核胚胎中的應用》，於4月18日發表在開放存取期刊《蛋白和細胞》上。後者由我國高等教育出版社、中國科學院北京生命科學研究院、中國生物物理學會創刊於2010年。文章在線發表後第四天，科學界最有影響力的期刊之一《自然》的新聞組以《中國科學家遺傳改造人類胚胎》為題深入報道了此篇文章的發表及意義。緊接著，包括《紐約時報》、《華盛頓郵報》、《英國獨立報》、《連線雜誌》等都撰文關注此事。國內較受歡迎的科學類微信公眾號《賽先生》也率先發表評論文章，加入了這場國際討論。
科學家是不是應該將CRISPR技術用於人類生殖細胞改造？這個問題是爭論的焦點。各方從技術成熟度、安全性、有效性，以及人類生殖細胞改造對人類未來及人類社會可能產生的影響等角度，擺出了不同觀點，給出了不同答案。
然而，參與此番討論的大多是以科學家、倫理學家、基金會、雜誌社等為代表的業內專家。筆者撰文則是想邀請讀者一同參與此番熱鬧而嚴肅的討論。因為將CRISPR技術用於人類生殖細胞遺傳信息改造，影響的將是我們每一個意欲繁衍後代的個體。作為技術的潛在使用者，普通人也需要關心：我們願意科學家們發展這一技術嗎？誰來監管其使用情況呢？有一天，我們會不會被它綁架而不得不用這一技術呢？對這些問題，上述專家和我們一樣，都沒有非黑即白的回答，也無力代替社會作答。反之，作為社會成員，對這些問題的思考和參與討論，不僅關乎我們及後代的切身利益，也是一份沉甸甸的責任。
基因手術刀
在討論這篇學術文章何以引爆全球討論之前，讓我們簡單回顧一下CRISPR-Cas9基因編輯技術的原理及其應用前景。
CRISPR-Cas係統是科學家近年發現並得到迅速推廣和應用的基因剪輯係統。CRISPR-Cas複合體最早在細菌中發現。當噬菌體DNA等入侵細菌後，CRISPR-Cas係統會檢測外來DNA並自我合成一段與外來DNA互補的spacer序列加入CRISPR間區序列，用於對外來DNA定位、切割，消滅入侵者。
證實這一機製後，科學家很快想到運用CRISPR-Cas定向切割DNA的能力，把它設計成為DNA編輯工具，對宿主DNA進行編輯、改造。科學家對目前研究比較透徹的Cas9蛋白進行改造，製作可以進入真核細胞細胞核的CRISPR-Cas9載體。
近年來，高通量測序技術幫助科學家讀出了許多生物的基因組信息，有了CRISPR-Cas9這把基因編輯手術刀和合成生物學技術，科學家們可以人工合成與所感興趣的DNA序列互補的spacer序列，加到CRISPR-Cas9係統中，定向剪切真核細胞DNA。剪切後，科學家可以通過觀察被剪切序列如何影響細胞功能，研究被剪切DNA序列的作用；還可以引入新的DNA序列，代替被剪切的DNA，更新遺傳信息、引入新功能。
編輯工作不僅可以在單個細胞中深入研究細胞發育機製，也可以在幹細胞係、動植物中開展，設計用於藥物篩選的細胞株、臨床前研究的動物模型、改良動植物性狀等。因此，在基礎研究、藥物研發、臨床研究、現代農業、環境保護等方麵都有廣闊的應用前景。
在臨床研究領域，基因編輯技術是基因治療的關鍵技術之一。基因治療——消除“壞”基因，甚至用“好”基因代替“壞”基因——是科學家長期努力的方向。盡管基因“好”、“壞”並不是科學的說法，但在遺傳疾病的研究中，已發現上千種由單基因變異引發的疾病，常見的複雜疾病也多受遺傳因素影響。雖然對遺傳因素和環境因素在疾病發生、發展及治療過程中的相互作用的研究仍處起步階段，但改變疾病的遺傳因素是遺傳病治療的一個明確方向。在CRISPR-Cas9技術出現之前，科學家已發展了鋅指核酸酶（ZFN）、轉錄激活因子樣效應物核酸酶（TALEN）等技術用於基因治療的研究。CRISPR-Cas9為科學家提供了另一簡便、高效的基因編輯工具，自2013年證實可應用於人類細胞編輯，即被寄予厚望。
中國科學家做了什麼？
中山大學生命科學大學院的黃軍就副教授及其團隊在人類胚胎細胞中使用CRISPR-Cas9嚐試對地中海貧血基因進行剪切與替換。這是首次發表的利用CRISPR-Cas9技術對人類胚胎細胞進行基因編輯的文章。與以往在細胞或細胞係中進行編輯的研究工作不同，本次研究使用了人類胚胎。
這個胚胎可以被看做是“理論上的胚胎”，因為它由兩個精子與卵子結合生成三原核胚胎，發育過程受多染色體影響，無法正常發育。這個技術未來應用是在人類胚胎形成階段，對受精卵DNA進行改造，繁育“健康”的後代。可以想象，若對人胚中的地貧基因改造成功，通過輔助生殖、植入前胚胎檢測等，可以篩選不帶地貧基因的“健康”胚胎植入母體，孕育“健康”的後代。