CRISPR技术能像一把剪刀一样,在漫长的基因长河中找到特定的片段,并在那里制造切口,进而允许我们自如地进行基因编辑。大家如果关注了今年的Nobel奖就会知道,化学奖被授予给了两位对CRISPR技术做出开创性贡献的两位女科学家——卡朋蒂娅和杜德纳。她们的工作实际上主要是在刚刚过去的这十年间完成的,但是在今年就已经得到了这么高的认可,非常迅速,那么这么快地得到认可的CRISPR到底是怎样一种存在呢?
我们先来看看什么是CRISPR,这其实是一个缩写,翻译过来是“规律间隔成簇短回文重复序列”,一个非常奇怪的名字,不过我们不用管什么是“短回文”,也不用知道它是怎么重复的,也能够理解这个系统是怎么工作的。CRISPR是科学家在细菌体内发现的一套免疫系统,大家可能会感到奇怪,怎么细菌也有免疫系统。其实,细菌也有需要对抗的对象——一些特定的病毒,病毒要入侵细菌,细菌当然也不会坐以待毙,在漫长的对抗中,细菌进化出了这套系统,通过它,细菌可以记住入侵过的病毒所带有的遗传密码,当同样的病毒再次入侵的时候,就可以及时派出兵马,准确找到入侵的物质然后将其切割开来,将其扼杀在摇篮中。这个过程可以类比人类与病原体之间的对抗。我们人类的免疫系统也有类似的机制,而疫苗的原理就是通过让我们的机体提前接触病原体的成分,让我们的身体通过一系列的机制记住这种病原体的特征,并且知道怎么样去对付它,这样,当我们真的碰到这种病原体的时候我们的身体就能够及时做出反应,比如分泌抗体等物质攻击它们,从而避免患病。
正如上面说的那样,细菌是通过识别病毒的遗传密码并将其切断来实现免疫的,这一系统具有灵活、精准的特点。其灵活性在于,它能根据不同病毒特异性地设计识别方案,这样就使得细菌能够免疫许多种病毒;精准性在于,它是通过特异性地识别病毒的遗传密码实现识别的,这样精准地识别敌方保证了切割的有效和安全。而这样对遗传物质灵活精准的切割是科学家们从来没有发现过的,之后就被开发成了我们今天讨论的基于CRISPR的基因编辑。我们以前拥有的操作手段十分局限,不能够自由地设计切割的位点,只能用一些识别特定序列的酶进行切割,而有了CRISPR这个强大的工具之后,我们从以前那种又聋又哑的状态中解放了出来,能够实现对几乎所有的遗传密码的编辑!打个比方,利用这个工具,我们能够像在电脑上编辑文档一样编辑基因:我们能够在搜索框里键入我们想要找到的任何文段,然后精准地定位这段语句,随后就可以在这里删去一句话,或者加上一段话,甚至是改正一个错别字!
这样的操作放到实际细胞中大家可能更容易有一个直观的感受。人类基因组有32亿个碱基对———32后面要接8个0!很大的一个数字,拉开排成一条直线可达2m,这么多的信息却被封装在了细胞核那直径只有6μm的狭小空间里……而借助CRISPR,我们可以实现自如地对这浩如烟海的生命之书里面哪怕一个文字的修改,这项技术不可谓不强大。
这样的操作放到实际细胞中大家可能更容易有一个直观的感受。人类基因组有32亿个碱基对———32后面要接8个0!很大的一个数字,拉开排成一条直线可达2m,这么多的信息却被封装在了细胞核那直径只有6μm的狭小空间里……而借助CRISPR,我们可以实现自如地对这浩如烟海的生命之书里面哪怕一个文字的修改,这项技术不可谓不强大。
一项技术越是强大,越是能够令人感到惊奇,它能给人类带来的冲击也就越大,当然,既有正面的,也难以避免地会有负面。利用CRISPR技术,我们可以大幅度地改良农作物,解决粮食问题,以一种主动、直接的方式,这与我们传统的被动的只能对自然产生的性状进行保留集中的育种模式是截然不同的;我们还可以通过精准改造猪的基因组,使其适合用来给人类器官移植提供材料,大家知道器官移植对配型的要求很高,找到配型合适而又状态良好的器官对患者来说是可遇不可求的一件事,很多患者倒在了苦苦等待的煎熬过程中,但如果这项技术实现了临床应用,那么无数人的命运将得到逆转;我们人类有很多遗传病,有些可能只是因为遗传密码中的一个发生了错误,如果我们及时找到并纠正了这个错误,那么很多将伴随患者一生的疾病就可以得到避免……
我们触及了自然的无穷奥妙,对可能带来的结果却所知甚少。沙利度胺,即反应停,曾因其出色的抗妊娠反应作用而被广泛推荐给孕妇使用,但是人们没有料到它会让孕妇日后生出的孩子带有严重畸形四肢短小如海豹的“海豹婴”。这次重大事故深刻地改变了整个医药产业,也给我们敲响了警钟。两年前,贺健奎宣布一对通过基因编辑敲去ccr5基因的婴儿露露和娜娜顺利诞生,这意味着她们生来就拥有对艾滋病的免疫力。这个事件给世界带来了轩然大波,引发了人们对基因编辑技术空前的热烈讨论,我想大家对当时铺天盖地的新闻都还有印象。而贺建奎本人受到很多科学家的反对,最后也受到了法律的制裁。诚然,CRISPR技术允许我们自如地修改基因,并且越来越多的实践也证明了其有效性,但是这项技术还没有成熟到适合直接应用在修改人类胎儿上,它还很新,不够稳定,尽管有很好的特异性,但还是存在不容忽视的脱靶现象,很有可能造成我们不想要的错误切割,带来无法预期的效应。这对胎儿的基因组里并没有存在致命的缺陷,只是为了获得对艾滋病的免疫力就让这对胎儿接受如此大的风险去接受基因编辑,得不偿失,尤其是在目前对艾滋病已经有有效预防措施的情况下,这是对这对胎儿以及人类群体及其不负责任的举动。
对于上述动态,我们有理由感到警惕,但我们难道要因为害怕技术可能带来的未知影响就放弃前进裹足不前了吗?当然不是,这明显是因噎废食!弃自然界给我们精巧工具于不顾,忽视这一技术能够给人类,特别是遗传病患者们所能够带来的宝贵医疗机遇,弃患者的迫切需要于不顾也是十分残忍的一件事。我们应当在有能力有保障的情况下尽可能的给需要的人提供救助,毕竟这是我们发展技术的初心。我们也应当避免公众对这一技术产生敌意,要在伦理允许的范围内让其尽可能地发挥功用,造福人类!这是摆在科技工作者面前的巨大挑战,也是责任与担当!(作者系谢文博。)