基因工程研究再创新高,一把「上帝的剪刀」已被发现

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  亩产 1149.02 公斤,再创世界纪录,前几天袁隆平院士的超级杂交水稻再次刷屏。不得不说,袁隆平在解决人多地少的中国乃至世界的粮食问题上可谓居功至伟。

  

  其实,人类对生物的改造从几万年前就已经开始了。我们非常擅长将动物植物驯化成我们想要的样子,但是直到 DNA 被发现之前,我们并不知道这一切是怎么发生的。

  

  ▲狗是人类主动改造生物最好的证明,目前世界上现存约 450 种狗

  而自上世纪 DNA 被发现之后,会玩的人类就开始对它瞎折腾了起来。。。

  上世纪 60 年代,科学家用射线各种照射植物,想通过「摇奖」摇出一些有用的植物变种;

  70 年代,科学家们干脆就直接向动植物细胞、细菌里注入 DNA 来改变性状;

  到了 90 年代,转基因食物出现,同时基因编辑也应用到了人类胚胎中,用以修正各种先天性疾病。

  

  ▲小白鼠成了医学研究的不二之选,拯救了不计其数的生命

  到目前为止,基因改造已经实实在在地改变了整个世界。但是基因工程听上去跟我们如此遥远,一部分原因就是因为它实在太贵太复杂了。。。

  然而近些年人类对一把「上帝的手术刀」-- CRISPR/Cas9 的发现与应用,永远地改变了现状。

  

  一把为所欲为的剪刀

  CRISPR,全称叫做「规律成簇的间隔短回文重复(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)」。

  虽然听名字挺黑科技的,但是这套系统在细菌中已经天然存在很久了,是细菌用来对付病毒入侵的一把类似人体免疫系统的秘密武器。利用 CRISPR/Cas9,人类就可以剪辑任何 DNA,那它是怎么做到的呢?

  

  当病毒入侵细菌时,病毒的 DNA 会注入细菌,而这对细菌来说是致命的。因此,消灭病毒的 DNA 成了最主要的任务。

  这时,细菌会在自己的数据库也就是 CRISPR 里识别出这些病毒的 DNA,并把「导航信息」交给一名「带剪侍卫」-- Cas9 蛋白质,让它去剪断病毒的 DNA,细菌就得救了。更重要的是,这些整合过的基因会传递给下一代细菌,让下一代免受相同病毒的袭击。

  简而言之,CRISPR 是数据库,Cas9 是武器。

  

  ▲病毒通过注入自身 DNA 来杀死细菌

  而对于人类来说,通过对这把基因的剪刀进行「编程」,科学家们就可以对任何一段基因进行「指哪打哪」地修改了。如果将之前的基因技术比作一张地图,那么 CRISPR 就是 GPS 了。

  

  ▲CRISPR/Cas9 原理示意图,图自:GIPHY

  拿蚊子举例,CRISPR/Cas9 技术的引入能让几乎被改造过的蚊子的每一个后代都携带上这个人工改造过的突变。而如果这个突变是为了减少种群数量,那这个种群都会灭绝,有些通过蚊子传播的疾病像疟疾也就能顺理成章地被消灭了。

  

  一些可能出现的影响一些可能出现的影响

  就像上文所说的,疟疾或许将随着 CRISPR/Cas9 技术的不断成熟而彻底走入历史。而不仅仅是疟疾,CRISPR/Cas9 似乎有将疾病彻底终结的潜力。

  2015 年,科学家们在实验室中利用 CRISPR/Cas9 技术成功将活细胞中的 HIV 病毒切除掉,证明了 CRISPR/Cas9 用于艾滋病治疗的可行性。

  一年之后,他们在一群全身几乎全部感染了 HIV 病毒的小白鼠尾巴上进行了 CRISPR 注射,结果小白鼠全身只剩 48% 的细胞存在 HIV 病毒了;而在今年 5 月的一次实验中,小白鼠体内 HIV 病毒的 DNA 被彻底消灭。

  

  同样,CRISPR 也可用于对癌症的治疗。癌症难以治愈的原因之一就是不能被人体的免疫系统识别出来。而通过 CRISPR,我们的免疫细胞就可以被重新编程来猎杀那些不受控制的癌细胞。

  未来,治愈癌症或许将会简单到只需打一针含有你被改造过的免疫细胞的药水就行了。。。

  

  当然,各种由基因缺陷导致的像色盲这样的遗传病自然也能通过 CRISPR/Cas9 治疗。不过疾病治疗终究只是一个人受用,而 CRISPR/Cas9 还能有更大的用途 -- 设计婴儿。

  虽然在近几次的实验中,修改胚胎在技术上还面临着很大的挑战,但是在原理已经被弄透彻的前提下,技术的进步只是时间问题。

  而不管你对胚胎修改抱有什么样的看法,结果都会影响到你,因为从第一个修改过的胚胎开始,整个人类种族的基因就将随着遗传而改变。也许在可预见的未来,新生儿或许都将成为一出生就能免疫各种疾病的「完美人类」。

  

  一场关于技术与伦理的讨论

  对于这一切的一切,我知道你想说什么:未来的人类还会是人类吗?

  当 CRISPR/Cas9 已经成熟到不光能消灭所有与基因相关的疾病,还能修改人身上每一处细微特征的时候,难道你就不想让你的下一代长得高一点、身材好一点?让他/她的眼睛大大的、鼻子挺挺的?或者再让他/她有个 200+ 的 IQ?

  

  ▲人人生而为超人或许将成为现实

  总之,一旦人类将 CRISPR/Cas9 用于胚胎编辑,这个「潘多拉魔盒」就再也没有可能被关上了。这样看,诸如《侏罗纪公园》之类的故事似乎已经不再遥远。

  当每个生物都成为了自然界中最完美的存在,万物独特的差异性、自然性从何体现?

  

  但从另一方面看,在第一个「完美婴儿」出生之后,人类对于设计婴儿这件事在伦理上的看法可能会产生变化:如果不对胚胎进行基因编辑,那就等同于让即将出生的婴儿去承受疾病与死亡的痛苦。不对胚胎进行基因编辑成为了新的「不道德」(事实上,现在的孕前检查也就是一样的道理)。

  

  机遇与挑战同时在人类面前展开,而在人类的技术、法律和伦理层面都还没有完全准备好的情况下,我们走的每一步都必须要小心,因为成为上帝不可能这么容易。

  

  参考资料:

  

  CRISPR: Genetic Engineering Will Change Everything Forever

  http://kurzgesagt.org/work/crispr/

  

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