实施这一手术的是前南方科技大学前副教授贺建奎,这个人可以说利欲熏心至极。
前文已经说过,他用的技术就是CRISPR-Cas9技术,这项技术并不复杂,受过训练的大学生都能做。这项实验一直没人做,不是因为太难,而是没有甘愿冒天下之大不韪去做。
贺建奎的行为和其商业利益有关,贺建奎是深圳市瀚海基因生物科技有限公司的法定代表人和第一大股东,贺建奎直接持有瀚海基因27.41%的股份,又通过珠海瀚海创梦科技管理合伙企业(有限合伙)间接持有瀚海基因5.83%的股份。根据南方日报报道,瀚海基因在2017年的估值已经达到15亿元。
这项手术会产生哪些风险呢?
第一,CRISPR-Cas9并不成熟。研究发现,CRISPR-Cas9并不只单单切除和sgRNA编码完全匹配的基因,还会切除和sgRNA编码相近的基因,学名“脱靶”。这就好比你本来要给01012345678打电话,结果你认为01012345578也是正确的电话号码,给打了过去。这在原始的细菌/古细菌防御病毒的机制中本来是件好事,因为外源病毒DNA有可能发生变异,扩大切除范围有利于抵御病毒入侵。但是换成切割人体自己的DNA就不是好事了,把不该切的地方切掉,有可能会导致癌症或者各种莫名疾病。第二,就算敲除了真的精准地敲除了CCR5基因,还是有两方面的不确定性。1.CCR5的基因即使被敲除,也无法完全阻断艾滋病毒感染。2。敲除掉CCR5基因以后新生儿可能承担未知风险,比如对流感的抵抗力下降,目前还不明确。
第三,通过生殖繁衍,被修改基因的DNA有可能扩散到整个人类物种。今年10月有个事情成了笑话,川普和一个自称是印第安人后裔的女参议员打赌说,你若能证明你是印第安人后裔我就给你一百万美元,于是那个女参议员真的去做了基因鉴定,结果是她有1/1024的印第安血统,川普给了这位参议员百万美元的一千零二十四分之一的支票976.56美元。美国1776年建国,至今已二百多年,经过繁衍,很多美国人现在或多或少都有一点印第安人和黑人血统,这说明就算是小种群,也可以通过繁衍的方式把自己的基因扩散到整个物种。而新生的那对婴儿一旦与自然人生产后代,那么她们基因里的潜在风险就会逐渐扩散到整个人类物种。到那时,也许人类会因为一场流感而灭绝。
这还不算最可怕的。
5、基因驱动技术
疟疾是对人类威胁最大的一种疾病,据统计,2015年有2亿感染疟疾、近50万人死亡。疟疾是由一种寄生在蚊子体内的单细胞动物“疟原虫”传播的,由于蚊子的繁殖能力实在太强了,人类要想消灭蚊子几乎是不可能的。要想根治疟疾,其中一个办法就是让蚊子不再携带疟原虫。
20年前,一位名叫安东尼-詹姆斯的生物学家正在致力于培育不会传播疟疾的蚊子。他的想法很好,但结果是失败的。首先,让蚊子不携带疟疾是非常困难的,最终,詹姆斯在几年前利用添加基因的方式才使蚊子抵抗疟原虫的寄生成为可能。
但是接下来还有一个问题。即使有了抵抗疟疾的蚊子,那么要如何替换掉那些携带疟疾的蚊子呢?可以向大自然中释放一群新型的经过基因改造的蚊子,寄希望于它们大量繁殖,稀释原来的基因。可是问题在于差不多要释放10倍于原来蚊子数量的转基因蚊子才有效果。如果一个小镇上有一万只蚊子,就要释放十万只转基因蚊子。可以想象,小镇村民肯定不会接受这个方案。
后来,安东尼詹姆斯收到了一封来自于一名叫伊森比尔的生物学家的邮件。比尔说他和他的研究生瓦伦蒂诺-甘茨无意中发现了一种工具,不仅可以保证特定的基因会被遗传,而且基因传播的速度难以置信的快。如果他们是对的,就从基本上解决了这个詹姆斯潜心研究20年的问题。
实验中需要两只携带抗疟疾基因的蚊子,以及新的工具,即基因驱动装置。实验的设计是任何携带抗疟疾基因的蚊子将拥有红色的眼睛,而不是常见的白色眼睛。这只是为了更好的通过肉眼就可以区分它们的基因携带情况。
研究者把两只抗疟疾红眼蚊子放入一个有30只普通白眼蚊子的盒子中,让它们自由繁殖。两代繁殖之后,培养了3800个子二代。这并不是让人惊讶的部分。下面才是惊人的部分:如果一开始只有两只红眼蚊子,三十只白眼蚊子,它们自由繁殖的后代大多数应该是白眼。然而当詹姆斯打开盒子,3800只蚊子全部都是红眼。这打破了生物学的绝对基本定律,孟德尔遗传学定律。孟德尔遗传学认为,当雄性和雌性交配,它们的后代会遗传父母各一半的基因。所以如果本来蚊子的基因是aa转基因蚊子的基因是aB,B是抗疟疾基因,后代应该呈现下面四种基因组合:aa aB aa Ba。然而使用了新的基因驱动之后,它们全变成了aB型。从生物的角度说这应该是不可能的。
到底发生了什么呢?
几年前,哈佛大学的一名叫做凯文-恩斯福尔特的生物学家探究如果不仅仅在新基因中使用CRISPR,在剪切复制机制中也使用CRISPR,会发生什么情况。换言之,如果CRISPR自己也进行复制粘贴会如何。于是就得到了永动的基因修改工具。事实果真如此。恩斯福尔特创造的CRISPR基因驱动装置不仅保证了性状的传播,而且当它作用于生殖细胞的时候,它会在每个个体的两条染色体上自动复制粘贴新的基因。就像是全面检索并替换的功能,用学术术语来说,就是杂合子性状纯合化。
那么这意味着什么呢?首先,人类拥有了一个很强大,但同时也令人担忧的新工具。通常当我们对有机体的基因进行研究时,会研究一些进化中不太可能发生的改变。生物学家可以随心所欲培育变异果蝇,根本不用担心任何后果。就算有些逃出了实验室,也无法在自然界中存活和繁殖。
基因驱动的强大和可怕之处在于这种情况不再是理所当然的了。想象新的性状并没有一个像蚊子不会飞那样的很大的进化缺陷,基于CRISPR的基因驱动将很快地让每一个个体拥有这种性状。
现在,只要在1%的疟蚊身上使用含有抗疟疾基因的基因驱动装置,疟蚊就是传播疟疾的蚊子,研究者预测一年之内所有疟蚊都会获得新的基因。登革热、基孔肯雅热、黄热病也可以同样被根除。
这项技术会越来越成熟。如果你想根除入侵物种,比如五大湖中的亚洲鲤鱼。只要使用基因驱动让鱼群只能繁衍雄性后代。几代之后没有了雌性鲤鱼,鲤鱼种群就会随之消失。理论上我们可以通过这个方式保护上百种濒临灭绝的本地物种。
上面都是好的部分,下面说说负面影响。基因驱动的效率太高,以至于不经意释放的样本都可能在短时间内引起整个种群的巨大改变。詹姆斯做好了预防措施。他在一个生物控制实验室繁殖蚊子,并且蚊子也并不是美国本土的种类,所以就算蚊子逃跑了,也会因为没有办法交配而灭绝。但是如果有一些携带只繁殖雄性后代基因驱动的亚洲鲤鱼偶然从五大湖被带回了亚洲,这可能会让整个亚洲鲤鱼种群灭绝。鉴于现在世界联系的紧密程度,这是很有可能的。这也是为什么会出现物种入侵。这是鱼类的情况。而像蚊子和果蝇一类的生物,它们经常漂洋过海,基本上是没有办法限制它们的。
另外一个坏消息,基因驱动不一定被限制在我们所谓的靶物种上。这是源于基因流动,基因流动意思是相似的物种偶尔会彼此杂交。如果发生了杂交,有可能基因驱动会穿过物种的限制,比如亚洲鲤鱼可能会影响其他的鲤鱼种类。如果基因驱动只是改变了一个性状,比如眼睛颜色,可能还好。而实际上,近期很可能将会有大量奇怪的果蝇被培育出来。不过如果基因驱动被用于毁灭物种,可能会导致大的灾难。
更为可怕的是基因驱动的技术,这种能够培育含有基因驱动的有机体的技术,基本上在世界上任何一个实验室都可以做到。本科生就可以做到。甚至有天赋的高中生在有设备的情况下都可以做到。
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