贵港市江南中学广西贵港537100
摘要:基因编辑技术是利用生物体DNA链自然解旋断裂后修复等原理而衍生出来的一种碱基对编辑技术。利用基因编辑可以很大程度上改变生物体蛋白质表达进而改变生物体的性状。因此,该技术自发明以来便备受重视。在具有广阔应用价值的同时,我们同样不应忽视其可能的发展弊端,正如“基因编辑婴儿”事件背后所反映出的伦理性、安全性等相关问题等。因此,做到对这一技术全面了解,谨慎利用才是进一步发展该技术的关键。
关键词:基因编辑CRISPR-Cas9发展技术伦理
1.基因编辑技术简介
基因编辑技术从原理上讲可以简单概括为:1.基因靶向识别2.酶切3.新基因导入
这一过程在生物DNA事件中时有发生,DNA自然断裂后重组是细胞内的常见事件。人类细胞中DNA呈双螺旋结构,在DNA解链进行诸如复制,转录等生物行为时,常会发生“意外”,而导致DNA双链结构破坏,在生物体内自然存针对此种常见损伤的修复机制:非同源末端修复、选择性末端修复、单链退火修复和同源重组修复。非同源末端修复相对简单便捷,但修复不是很精确,会出现不配对的碱基对,需要一定程度的修剪,抛弃掉一些核苷酸,两条对应的DNA链并非完全匹配;同源重组修复可以实现完整对应的DNA链修补,不过修补要求较高,需要环境提供同源模板,这两种方式是DNA修复方式的主体而选择性末端修复与单链退火修复是作为补充修复,针对不匹配的双链其中一条进行大幅度切除以达到“适配”,会导致较多碱基对遗传信息的丢失。
而这种损伤与修复过程是随机的,因此科学家们期望是否可以通过诱导特定的DNA双链断裂并提供目的基因的模板,在断裂的DNA链中插入目标DNA,以实现原本基因的修饰。基于这种猜想,基因编辑技术渐渐发展起来。该技术的关键点正如上述:靶向识别、定点酶切、可能需要的基因导入。
目前基因编辑技术发展的重点方向仍在于识别与切割,主要针对现有基因进行编辑,技术进一步成熟后可能会更进一步发展向新生物基因的引入,而识别与切割中准确的识别是技术关键,如何专一准确的识别目标序列位置是关键。基于不同识别方式目前现在主要分为如下几种:重组核酸酶方式、RNA引导方式、DNA介导的方式。重组核算酶介导的方式主要包括锌指核酸酶技术、TALE(transcriptionactivatorlikeeffector)技术,是基于蛋白质与酶相互识别特性介导的特点位点DNA识别手段;RNA引导方式目前研究较多,其中CRISPR/Cas9技术就属于此类。CRISPR/Cas是原核生物抵御外来质粒的方式,其以RNA为基础反向识别特定DNA位点进而通过与之关联的Cas9酶模块对识别位置的DNA进行酶切。目前基于CRISPR/Cas9发展起来的各种技术基本以提高识别碱基位点为主,使之更精确,更自由[1]。
2.基因编辑技术的重大意义
该技术最大的优势在于可以加快生物“进化”,此前基于不同性状个体杂交不断改善个体特性的方式是较为可靠但漫长的过程,典型的例子如袁隆平的超级杂交水稻,获得的个体可以在某个形状方面具有突出特点,但较难培育出具有多重形状的个体,即便强行培育也需要十分漫长,反复生长、筛选的过程;而进阶的物种性状转变方式,可以分为目的基因的单纯导入,此过程较杂交方式耗时短,效率高,缺点在于一般情况只加不减;而基因编辑的出现则实现了特定位点识别及对基因组的加减修饰,自由度高,操作精确,具有巨大的应用前景,技术成熟后可以实现目标性状的精确添加或删除。
目前人类多种无法治愈的疾病理论上均可通过基因编辑完美解决,如艾滋病、系统性红斑狼疮和肿瘤等。从基因水平上对疾病进行预防和治疗,高效、节约卫生经济资源同时到达根治效果。对于艾滋病此类尚未攻克的传染性疾病,预防是最好的治疗方式,我国近年来艾滋病发病有所增加,尤其在青年群体中,流行趋势不断严重,因此对此问题提高关注度,不断进行创新性科研本身是好的[2][3]。
但就目前科学界对基因表达性状的认识而言,对外显子选择性表达所产生的性状表现及删除后是否会对其余外显子表达产生影响的问题,仍未完全探明;同时某种蛋白质的产生或消失,是否对多种性状表现产生影响也仍是未知,所以目前多数基因编辑实验仅仅在动物体上实践,尚未上升到人体。总结而言即为:对未知的恐惧是阻碍目前该技术进一步发展和验证的最大困难。
3.贺建奎事件回顾
2018年11月26日,贺建奎及其实验室对外宣布了其进行的首例基因编辑婴儿“露露”和“娜娜”已顺利诞生人间。其针对基因修改的位点在于CCR5基因碱基,CCR5和CD4均为HIV病毒入侵细胞重要的识别介导位点,敲除CCR5后理论上将有助于阻碍HIV进入细胞,因此可以作为治疗艾滋病靶点。
但在实际运用过程中存在多个尚未解决的问题。一.基因编辑技术目前尚未完善,存在脱靶情况,即酶解位点可能会出现在计划识别区域之外,导致对额外基因的编辑而带来未曾估计的效应。二.HIV识别位点并不单一,单存敲除CCR5所起到的效果不一定会完全阻断HIV对组织细胞的入侵。三.CCR5也是组织细胞正常进行信号识别的位点,盲目的敲除会不会产生后续未知的功能性状缺陷尚不可知。因此基因编辑虽然前景广阔但目前不可谓之成熟,盲目在临床中使用,利弊未知。
而就贺建奎方面而言,他在此次事件中实际上没有履行一名科学家应尽的义务,一方面基因编辑婴儿最初消息的大范围传播并没有通过正式渠道,而是借助于媒体;另一方面,其所在教育单位对其实验内容并未完全知晓;再者,贺建奎于基因编辑峰会上并未做出深刻反思,并表明“倘若自己孩子基因有缺陷,也会进行基因编辑”的想法,颇有“站着说话不腰疼”的意味。
基因编辑婴儿诞生后,世界范围内科学家对此行为几乎无不一致认为是不合理、不道德的。对于两个尚未具有清楚自我意识的婴儿来讲,无论是何建奎还是婴儿的父母,对婴儿的“人权”都未予以充分的尊重,在两名婴儿逐渐成长的过程中,其健康、隐私无不时刻受到外界环境的干扰,这些负面影响又由谁来承担,谁又能担负起这个责任[4][5]?
4.技术伦理的思考
总结来看,社会各界对此事件均持批评态度,这是合理的,但也是不全面的。新时代、新技术的革命性的进步需要“冒险”,这一点在医学领域尤其重要,基因编辑作为未来科学发展的巨大宝藏,需要新鲜临床资料的证明与不断修正,任何一项伟大的进展中均有牺牲,虽然不公平,却不可避免。
将目光拉回到当下,该事件可以提醒了我国相关医学研究审查制度、效率和公正性方面的问题。外国相关医学研究同样也在基因编辑领域广泛进行,且最新技术的专利均为国外科学家持有,但由于其相对严格的伦理审查制度,人体基因编辑不会被允许,而我国在伦理审查这一方面的短板是该实验得以进行的客观条件,我们伦理制度进一步完善与严格执行需要付出更多的努力。
当然,精确的基因编辑是实现人类健康,攻克疑难疾病的理想方式,我们需要也要相信在未来基因编辑技术可以成熟完善最终达到对人类性状进行特异性调控,在那一天到来之前不应急功近利、哗众取宠。
参考文献:
[1].胡小丹[1,游敏,罗文新.基因编辑技术[J].中国生物化学与分子生物学报,2018,34(3).
[2].殷利眷,胡斯奇,郭斐.CRISPR—Cas9基因编辑技术在病毒感染疾病治疗中的应用[J].遗传,2015,37(5):412-418.
[3].龚晨雨,陈昭,邵红伟,等.CRISPR/Cas9基因编辑技术在肿瘤免疫治疗中的应用[J].中国免疫学杂志,2018(1):122-126.
[4].邱仁宗.基因编辑技术的研究和应用:伦理学的视角[J].医学与哲学(A),2016,37(13):1-7.
[5].朱振.反对完美?——关于人类基因编辑的道德与法律哲学思考[J].华东政法大学学报,2018(1):72-84.