新一期美國《國家科學(xué)院學(xué)報》報告說，美國科學(xué)家最近利用“基因剪刀”工具，培育出多個性狀發(fā)生改變的埃及伊蚊，這些蚊子“外觀呈黃色、有三只眼睛、翅膀發(fā)育畸形”。該研究旨在通過基因改造來阻斷蚊子傳播疾病。但培育一只畸形的蚊子究竟如何造福人類？很多人對“基因剪刀”在基因工程研究中的作用并不理解。

近年來，我國科學(xué)家在“基因剪刀”研究方面收獲甚豐，繼2015年中山大學(xué)黃軍就成功修改人類胚胎的一個基因，阻止了這一基因的突變導(dǎo)致地中海貧血癥并因此獲國際盛譽后，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院又聯(lián)手南京大學(xué)南京生物醫(yī)藥研究院、廣州醫(yī)藥研究總院等科研單位，攻克犬體細(xì)胞克隆難題，成功培育出世界首例肌肉生長抑制素基因敲除犬，近期該研究院還宣布培育出體內(nèi)自帶“基因剪刀”的工具豬，并順利在三個月內(nèi)成功建立起大動物原發(fā)性肺癌模型。

盡管還存有爭議，但“基因剪刀”技術(shù)的研究仍有了許多實質(zhì)性進展，相信不久就會實實在在地造福人類。

A “基因剪刀”技術(shù)飛速發(fā)展

名為CRISPR/Cas9的新型基因編輯技術(shù)，俗稱“基因剪刀”，在2015年已被美國《科學(xué)》雜志公布為“2015年十大科學(xué)突破”之首。該技術(shù)2012年才被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，就迅速成為生物醫(yī)學(xué)史上第一種可高效、精確、程序化地修改細(xì)胞基因組包括人類基因組的工具。2015年4月，我國中山大學(xué)科學(xué)家黃軍就宣布在全球首次利用“基因剪刀”技術(shù)成功修改人類胚胎的一個基因，阻止了這一基因的突變導(dǎo)致地中海貧血癥。當(dāng)年黃軍就便因此入選英國《自然》雜志“年度十大科技人物”。

“基因剪刀”全名應(yīng)為“成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列”，是細(xì)菌防御病毒入侵的一種機制。不同于傳統(tǒng)的基因修飾技術(shù)，“基因剪刀”可以駕馭細(xì)菌的免疫系統(tǒng)、截斷甚至破壞單個基因，然后在它們的相應(yīng)位點上插入新的基因。當(dāng)人們慢慢探究到基因的不同組合形式、不同表達、不同功能，再利用此工具進行“各個擊破”，“從治療人類各種病癥，到解開物種滅絕之謎”，生物學(xué)科的各個領(lǐng)域問題都可能因此逐步迎刃而解。

盡管還有不少人在擔(dān)心該技術(shù)未來是否會導(dǎo)致出現(xiàn)“定制嬰兒”（即從胚胎細(xì)胞中敲除某些不好的特定性基因從而培育出理想化的嬰兒）等倫理問題，但一些相關(guān)技術(shù)其實已開始運用到與我們生活息息相關(guān)的農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)保、醫(yī)療等各種領(lǐng)域。比如科學(xué)家已經(jīng)使用“基因剪刀”成功進行了改良小麥和西紅柿的實驗，還生產(chǎn)出抗白粉?。ㄗ钇毡榈目菸≈唬┑男←?，等等。

正如《科學(xué)》雜志執(zhí)行新聞編輯約翰·特拉維斯當(dāng)年所言：“無論好壞，我們現(xiàn)在都已生活在‘基因剪刀’技術(shù)的世界里?！?/p>

B 中國科學(xué)家貢獻卓越

中國科學(xué)家在這方面尤其做出了卓越的貢獻。

2015年，黃軍就曾告訴《自然》雜志，他編輯人類胚胎（醫(yī)院廢棄的有缺陷胚胎）基因，是希望“它能揭示癌癥或糖尿病等疾病的基因根源，還能用來研究胚胎發(fā)育過程中各基因的功能”。

另一位在哈佛大學(xué)做博士后研究的中國學(xué)者楊璐菡，則和美國同事一起敲除了豬基因組中的62個病毒基因，掃清了豬器官用于人體移植的重大難關(guān)，為全世界需要器官移植的上百萬病人帶來希望。

2014年6月底時，由中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院聯(lián)合南京大學(xué)南京生物醫(yī)藥研究院、廣州醫(yī)藥研究總院等科研單位共同培育的“世界首例肌肉生長抑制素基因敲除犬”誕生了。到15個月左右，這兩只名叫“大力神”與“天狗”的基因敲除犬已明顯表現(xiàn)出遠比同齡的狗更強壯矯健，運動力更強。該研究團隊因此在世界上首次建立起了狗的基因打靶技術(shù)體系。2017年5月28日世界首例基因敲除體細(xì)胞克隆犬“龍龍”的誕生，更標(biāo)志著我國成為繼韓國之后第二個獨立自主掌握犬體細(xì)胞克隆技術(shù)的國家。

2017年11月16日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院賴良學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的課題組在《基因組研究》在線發(fā)表了最新研究成果，研究人員首次構(gòu)建了新型條件性表達Cas9基因工具豬模型。他們利用基因打靶技術(shù)，成功地在豬體內(nèi)加入了一把“基因剪刀”，并定位了一個“開關(guān)”（詳見“鏈接”說明），讓研究者在研究中能更自如地對其剪切功能的開啟加以控制。利用這樣的工具豬模型，可高效地實現(xiàn)大動物體內(nèi)細(xì)胞單基因、多基因、超大片段基因的編輯，也讓中國科學(xué)家率先實現(xiàn)了直接對成體大動物進行體內(nèi)基因編輯，并首次建立了大動物原發(fā)性肺癌模型。在“基因剪刀”技術(shù)的研究中，這無疑是再推進了一大步。

C 從科研到實際應(yīng)用仍待思考

一只只特殊的“基因敲除”動物的誕生，意味著“基因剪刀”技術(shù)的突飛猛進。為什么還是有人對這種技術(shù)應(yīng)用于我們的日常生活心存質(zhì)疑呢？

這里不想細(xì)談“定制嬰兒”這類有關(guān)倫理方面的擔(dān)憂，先回到我們開篇提到的美國科學(xué)家培育的“基因敲除埃及伊蚊”。據(jù)研究人員稱，目前這個實驗只是第一步，他們的長期目標(biāo)是以體內(nèi)穩(wěn)定表達Cas9酶的蚊子為載體，插入和擴散目標(biāo)基因——比如會破壞繁殖能力的基因等，從而控制蚊蟲數(shù)量，減少疾病傳播。這的確是一種既環(huán)保，成本又更低的防蚊滅蚊手段。但它何時才能真正應(yīng)用到我們的生活中呢？

其實，類似的研究一直在進行中。本世紀(jì)初，就有英國牛津大學(xué)盧克·阿爾菲博士團隊發(fā)明的一種控制害蟲種群的方法，是將一種致死基因轉(zhuǎn)染到昆蟲基因組中，在特定條件下，這種致死基因會刺激轉(zhuǎn)基因昆蟲體內(nèi)產(chǎn)生大量毒素，最后導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因昆蟲幼蟲死亡。2007年，盧克·阿爾菲教授團隊首次公開了利用上述技術(shù)培育出了轉(zhuǎn)基因不育埃及伊蚊雄蚊，還開展了一系列野外放飛試驗，來驗證這種不育蚊子能否控制埃及伊蚊種群數(shù)量。到2016年8月，美國FDA出具了報告，認(rèn)為這種轉(zhuǎn)基因伊蚊的放飛對人和環(huán)境沒有安全風(fēng)險，卻至今仍對批準(zhǔn)該轉(zhuǎn)基因伊蚊在美國的商業(yè)化應(yīng)用一再猶豫。甚至有人提出，某種蚊子的滅絕是否會導(dǎo)致以此蚊為食的其他動物滅絕，從而破壞生態(tài)平衡呢？另外，這些轉(zhuǎn)基因蚊子的后代會不會因基因改變而打破和擾亂了它們與宿主的免疫系統(tǒng)之間某種平衡，從而間接地觸發(fā)了另一個毫不相干的病毒復(fù)蘇和傳播呢？

這種質(zhì)疑與所謂的“定制嬰兒”的倫理觀相比，顯然是關(guān)于基因工程的又一個層面的擔(dān)憂。相信相關(guān)的其他問題還會慢慢顯現(xiàn)。

總之，從第一只“克隆羊”到如今的“基因剪刀”，基因工程研究的發(fā)展已遠超乎我們的想象，但它如何順利地、廣泛地應(yīng)用到我們的生活中，仍然是個值得深思的問題。