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当我们掌控生命的能力得以增强

2022-05-14尹传红

科学24小时 2022年5期
关键词:基因组遗传基因

尹传红

疫情还未全部散退,人们带着不确定性与不安全感进入了2022年。虽然有专家预测疫情或将以奥密克戎这一变种毒株“收尾”,但未来事态的发展及其影响依旧难以预料。不过,细览诸多新年展望,倒也不乏让人振奋的事项,其中一个是:生物医学将出现重大突破,人类预期寿命有望增加25岁,未来80岁的人相当于今天50岁的人。

这是西方经济学家眼中2022年可能颠覆世界经济的10只“黑天鹅”中的1只。相关解读告诉我们,通过基因编辑等新的技术手段,人类将真正实现延缓衰老,甚至让老化的细胞年轻化。而大多数困扰人类的疾病,从心脏病到神经退行性疾病等,都将减少甚至消除。

尽管上述只是相对2022年而言的一个“小概率的大事件”,或者说,是当下人们所描摹的一个愿景,但它的到来或许真的为期不远。获得2018年诺贝尔生理学或医学奖的日本免疫学家本庶佑,在他近期出版的一部著作中就提出了一个颇为提气的说法:迎接先发制人的医疗时代。他设想的基于发病前诊断和预防性干预的新概念预防医学包括两部分内容:分析个体基因组和中间性状,并将其与医学信息结合,发展个性化医疗;在发病前及早诊断,逐渐形成先发制人的医疗体系。

本庶佑是当今生命科学领域的代表性科学家之一。在他看来,“先发制人的医疗体系”堪为社会保险的未来形态。基因工程技术的出现不仅让我们看到了更加清晰的全新生命图景,而且也改变了我们的“生命观”。

遗传的基本单位——基因,是一串具有特定功能的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)序列。自现代人类出现的10万多年来,我们的基因组一直被随机突变和自然选择这两种力量所塑形,哪敢奢望人类能够自己掌控生命、改变生命的预设程序?可如今情况已大为不同。

辉煌的起点可以追溯到1966年。那一年,人类遗传密码及其在蛋白质合成方面的机能被破译。20世纪70年代初,科学家掌握了直接参与基因活性的方法:限制性核酸内切酶和DNA连接酶先后被发现。前者能够在一个特定的核苷酸连接处以特殊的方式把DNA链断开,后者则能够把二股DNA结合起来。1972年,美国生物化学家保罗·伯格所做的后一项“结合”工作,形成了第一个真正意义上的重组DNA分子,这意味着在不同生命体之间组合编辑基因已成为可能,生物体的遗传性状可以人为改造。

进入21世纪后,这一研究领域取得了更为迅速的进展。

在过去的20多年中,研究者通过一种名为全基因组关联分析的方法持续致力于收集患有特定疾病的患者的DNA,找出与疾病具有高度关联性的遗传变异,同时也在寻找单核苷酸多态性位点,即检测基因中单个碱基的个体差异。由此,发现了许多种疾病的遗传性风险因素,以及引发遗传病的致病基因。近年来,大规模基因组测序方法的应用,也使得疾病基因相关性研究进展迅速。

随后,又出现了一项令人震惊的革命性突破。科学家发现,某类细菌已进化出一些特殊的酶来抵御致病性的病毒,它们可以识别并去除病毒插入细菌基因组中的外源DNA。特别是,被称为“Cas蛋白”的DNA剪切酶家族,携带了“向导RNA”分子,能识别目标DNA,并准确地将其特定的序列剪断。

科学家随即开发出CRISPR基因组编辑技术,可以快捷地对基因序列进行剪切、粘贴、插入或移除等操作,如有效地删除会导致缺陷或疾病的基因序列,然后用有益的、正常的基因片段取而代之。CRISPR基因组编辑技术,堪称分子工具,俗称“基因剪刀”。CRISPR基因组编辑领域的先驱、美国生物化学家、2020年诺贝尔化学奖得主珍妮佛·杜德娜披露:“目前,这种‘分子手术刀’应用于实验室里培养的人类细胞,已经纠正了包括囊性纤维化、镰状细胞病、某些形式的眼盲、重症复合免疫缺陷等在内的许多遗传病。”

若更进一步,人类完全能够用此项新技术来改造这个星球上所有物种的遗传密码,甚至决定自己的演化方向,从而在地球生命史上书写新的篇章。

CRISPR基因组编辑技术有潜力用于编辑人类胚胎

但是,当我们有机会、有能力把胚胎中的致病基因改造成“正常”基因时,岂不是同样也能够把“正常版”基因改造成“增强版”基因,进而寻求使用新技术以接近“理想”的人类?

遗传学与生命科学上的突破同时为我们带来了希望与困境,尤其是当“基因组编辑婴儿”在2018年11月意外诞生之时,更是引发了人们的质疑。可以想见,这样的遗传改变如果铺展开来,势将引发一系列棘手的伦理、法律、政治和社会问题。

加拿大伦理学家佛朗索瓦丝·贝利斯的观点颇有代表性:“对于我们的细胞而言,有可能引发意外且不想要的修饰,从而导致疾病、残疾或死亡中的一种或多种后果。对我们自己和我们的世界而言,当利用遗传知识改进生物结构,我们的社会规范和互动模式也随之变化,或许会破坏社会福祉和社会关系。”

例如,我们可能会寻求使用基因组编辑技术以接近“理想”的人类,却不知不觉愈加趨同,对可见瑕疵的容忍度逐渐降低。令人担忧的是“差异”将被视为“残疾”,被当作某种需要消除的事物。那么,这项突破性技术最为显著、最为持久的潜在危害可能是社会性的而非生物性的。

倘若基因组编辑技术不仅可以用于治疗患者,还可以增强个体及其后代的遗传潜能,那么,这些潜在危害将变得尤为严重。正如美国科学史学家内森奈尔·康福特所担忧的那样:遗传决定论最大的风险可能并非它所产生的结果,而是使我们再也看不见别的选择。通过创造完美的幻想,它掩盖了差异的力量、意外的美好与宽容的优越性。

而今我们掌控生命能力的增强可谓史无前例,未来生物技术将巨大的潜在利益与有形且显明、无形且微妙的威胁混合在一起。试想一下,如果遗传修饰变得像复制和粘贴文本文件一样简单,人类还将陷入更多的麻烦和伦理困境……如何阻止这项技术被用来制造新型致命病毒?人工合成的生命体或突变动物如何监管?科学界又怎样实现自我规范?

这是美国生物学家、1975年诺贝尔生理学或医学奖得主戴维·巴尔的摩写下的带有警示意味的话,且为本文作结——

多年过去,曾经不可思议的事情已经近在眼前。

时至今日,我们感觉即将能够改变人类的遗传。

此时此刻,我们必须面对以下问题:

作为一个社会整体,我们应当如何行使这种能力?

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