这件事太重要,全球科学家聚首讨论基因编辑新技术

转载自饶毅鲁白谢宇三位科学家主编的微信公号《知识分子》(ID:the-intellectual)

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全球顶尖学者聚首华盛顿

文 | 叶水送 陈晓雪 顾卓雅

美国当地时间12月1日,由美国国家科学院、美国国家医学院、中国科学院和英国皇家学会联合组织召集的人类基因组编辑国际峰会(International Summit on Human Gene Editing)在华盛顿拉开帷幕。 此次峰会持续三天时间,汇集了基因研究领域全球顶尖学者,如诺贝尔奖获得者David Baltimore,著名遗传学家George Church,Crispr-Cas9技术共同发现者、加州大学伯克利分校Jennifer Doudna和马克普朗克感染生物研究所Emmanuelle Charpentier以及在基因编辑领域大放光彩的麻省理工学院Broad研究所张锋等。

哈佛大学医学院遗传学家George Church

哈佛大学医学院遗传学家George Church

除此之外,该峰会还召集了印度、以色列、尼日利亚在内的20多个国家的专家参加。他们齐聚一堂,共同探讨飞速发展的基因编辑技术所带来的基础研究变革、潜在应用,以及由此带来的社会问题、政府管控以及法律问题等。 美国病毒学家、加州理工学院教授David Baltimore主持此次峰会,他希望这次会议能够了解到各方的态度和想法。北京大学生命科学学院教授、中科院上海植物生理研究所研究员许智宏代表中科院出席此次会议,他表示,“我相信(人类基因编辑技术)是一个需要所有人认真思考的重要话题”。美国国家科学院院长Ralph Cicerone表示,希望这次会议能够阐明各方对基因编辑在科学、伦理和文化上的差异,甚至能够在一些突出的科学问题、研究重点领域以及伦理指导方针上达成初步共识。 当然,共识也只是更深入、更广泛讨论的一个开端,Cicerone说。健康产业、游说团体、公共机构和政府机构未来逐渐都要纳入决策之中,“尽管我们已经为这次会议作出尽可能的努力,这还只是刚开始迈出一大步而已”,Cicerone说。

基因编辑伦理讨论成焦点

基因编辑技术的伦理问题是此次会议备受关注的焦点。近日,Doundna在Nature发文提出监管人类基因编辑的五个步骤,其中第一步就是采用用于测量基因编辑技术效率和脱靶效应的标准,也就是首先要解决基因编辑技术的安全问题。

加州伯克利分校生物学家Jennifer Doudna

加州伯克利分校生物学家Jennifer Doudna

不过,基因编辑技术已被张锋证实会越来越安全。此次峰会开始的当天,张锋在Science发文称,他们通过调整Crispr-Cas9蛋白成功降低了脱靶效应。在这篇标题为“Rationally engineered Cas9 nucleases with improved specificity”论文中,张锋和同事从化脓性链球菌中改变了组成Cas9酶的1400个氨基酸中的3个氨基酸,从而将基因编辑中的脱靶效应降低到了几乎无法检测的水平,这意味着基因编辑技术的安全问题,越来越有保障。

 哈佛-麻省理工Broad研究所张锋

哈佛-麻省理工Broad研究所张锋[/caption] 如果使用Crispr-Cas9基因编辑技术被证明是安全的,伦理是不是要进行改变?这是此次会议的一个重要议题,也是科学家们无法避开的一个问题。 “我们都同意安全是非常重要的,总有一种所有人都可以接受的语言”,生命伦理研究所海斯汀中心(Hastings Center)主任、生命伦理学专家Josephine Johnston说,“人们对这项工作关注的一些其他问题还是很难进行对话。”而这些问题并非只是科学方面的,还有社会领域的问题,包括知情权以及人类在基因修饰中的角色等问题。 数月前,中山大学学者黄军就通过Crispr-Cas9技术修饰人类三原核受精卵(不能正常发育的受精卵),引起全球科学家激烈讨论。半月前,美国学者一项发表在美国科学院院刊(PNAS)上的研究显示,他们在实验室对蚊子的基因进行改造,使其携带一种抗疟疾的基因,从而对疟原虫产生抑制,进而遏制疟疾的传播。

这项研究同样使用了Crispr-Cas9基因编辑技术。尽管改造一个物种基因已变得越来越简单易行,但在受益于免受疟疾的侵袭同时,也让人们对面临的伦理问题感到惶恐不安。 不同的国家对人类生殖细胞基因编辑态度不同。根据2014年一项研究显示,在全球39个国家的调查中,有25个国家反对人类生殖细胞基因的修饰,并通过法律来执行这项禁令,其中包括了加拿大、澳大利亚、英国以及法国等。另有4个国家已通过文件禁止这类研究进行,但未立法,这其中包括中国(下图粉色部分)。而俄罗斯在内的9个国家对人类生殖细胞基因修饰的态度左右摇摆、飘忽不定(下图深灰色部分)。对于美国来说,人类生殖细胞基因修饰仍被限制,这是横亘在很多研究者的面前的一条红线:人类生殖细胞不允许进行基因修饰(下图灰色部分)。

不同国家对生殖细胞基因修饰态度,图片来自威斯康星大学法学和生命伦理学教授Alta Charo发言PPT

不同国家对生殖细胞基因修饰态度,图片来自威斯康星大学法学和生命伦理学教授Alta Charo发言PPT[/caption] 对于基因编辑技术而言,尽管欧洲和美国都有相关的法律约束,但是他们的立场并不一致。在欧洲,他们主要偏向于对风险性技术的约束,这项法律的颁布是以尊重人类原有遗传信息为基础的,只要该技术能产生潜在的负面影响,都有可能会被禁止。而美国更偏向于对产品的约束,尽管他们会评估风险性技术的每一次应用所带来的潜在威胁,但不同产品执行的标准不尽相同则让公众感到困惑不已。 两家机构于今年6月份公布成立了一组国际咨询委员会,作为该倡议的顾问并负责整个倡议活动的运作,其成员包括了北京大学生命科学学院教授、中国科学院学部科学道德和伦理委员会主席许智宏。该委员会将对人类基因编辑技术的科学支持以及临床、伦理、法律和社会意义进行综合性的研究,并于2016年发布一份报告,提供研究结论,对人类基因编辑研究的合理使用作出建议。 事实上,这些具有风险性技术,如基因编辑技术,进入市场前需要相关部门反复斟酌,如何更好地管控它们。如果法律过于松懈,那么整个市场会变得混乱不堪,不良事件频发,最终会扼杀该技术的整个市场,而如果法律过于严格,对于那些拥有创新能力的创业公司则十分不利,因为这会扼杀他们的创新能力。

研究发现,通过政府基金资助来调控研究者的研究兴趣似乎是一个不错的选择。 1975年,全球科学家聚集在加州的阿西洛马会议中心,为安全地推进重组DNA技术制定指导方针,至今被科学界视为自我监督的典范。此次专就Crispr-Cas9革命性技术召开的国际峰会有望成为制订新规范的开始,让我们在敬畏生命的同时,也能够最大化新技术带给人类、环境的福祉。 正如英国皇家学会会长保罗·纳斯所表示的那样,“基因编辑技术对改善人类健康和福祉提供了伟大的机会,但同时也带来了明显的道德和社会问题。”中国同样是基因编辑技术伦理规范制订的不可或缺的力量。中国科学院院长白春礼说,“中国科学家和政府都在关注人类基因编辑技术的正反面。中国科学院的科学家已经组织了小组讨论,并与有关政府机构一道探讨该项技术的法规政策。我们愿意与国际团体协作,探讨如何制定适当的法规和实现这类技术的应用。”[5]

关于基因组编辑的7个关键事实(据Nature整理):
  1. 目前仅有1项研究发表了对人类胚胎细胞的基因组编辑 :今年4月,广州中山大学黄军就领导的团队声称他们使用Crispr-Cas9技术编辑了人类的胚胎。事实上,论文在发表在《Protein & Cell》杂志前的数周内,就已引发了对于修改人类生殖细胞的激烈讨论。黄和同事使用了“不能存活”的胚胎进行试验。

  2. 世界各国对于编辑人类胚胎细胞的法案差异巨大:德国对于人类胚胎的实验限制非常严格,擅自进行可视为刑事犯罪。在中国、日本、爱尔兰、印度,对于人类胚胎编辑只有非强制性规则。许多研究者一直盼望能有一个国际性的准则,并希望这次在华盛顿召开的峰会可以成为制订准则的开始。

  3. 修改基因组,门外汉也能做到:Crispr-Cas9技术让基因修饰变得既廉价又简单,业余生物学家在自家车库或者公众实验室都可以尝试这种实验。

  4. Cas9不是唯一有用的酶:Crispr-Cas9系统中的一个关键成分是DNA剪切酶Cas9。但在今年9月,麻省理工学院Broad研究所的张锋报道了另一种名为Cpf1的DNA剪切酶,有望让编辑基因更加容易。张锋是在哺乳动物细胞中进行Crispr-Cas9基因编辑的先驱之一。

  5. 猪:基因编辑实验的重点对象:尽管狗、山羊和猴子都是Crispr-Cas9基因编辑的对象,但猪已经成为实验的重点。令人瞩目的发明包括重量为正常猪六分之一的微型猪、超级肌肉猪以及基因组中有62个位点被编辑过,以期成为人类器官捐献者的猪。

  6. 比尔盖茨、谷歌和杜邦公司都想加入基因组编辑的大潮:今年8月,包括比尔及梅林达·盖茨基金会和谷歌风投基金在内的重量级投资者,拿出1.2亿美元投资马萨诸塞州剑桥的Editas医药公司(张锋为该司的创始人)。大农业投资也在跟进,杜邦在10月和加州伯克利的Caribou生物科学公司达成了合作协议,宣布将使用Crispr-Cas9技术来改进作物。

  7. Crispr-Cas9系统的专利之争:2014年4月,张锋获得了Crispr-Cas9技术的美国专利。早在2012年他申请专利的几个月前,加州大学伯克利分校的分子生物学家Jennifer Doudna和现任职于马普感染生物学研究所的Emmanuelle Charpentier也申请了自己的专利。因此,加州大学伯克利分校要求美国专利和商标局裁定谁应该拥有Crispr-Cas9技术专利。这样的争议也同时发生在欧洲,Charpentier也反对张锋对Crispr-Cas9技术的专利权。三位科学家都成立了应用Crispr-Cas9技术的公司。

参考文献:[1] Liang, P. et al. Protein Cell 6, 363–372 (2015). [2] Zetsche, B. et al. Cell 163, 759–771 (2015). [3] www.nature.com/news/human-genome-editing-summit-to-sample-global-attitudes-1.18879 [4] www.wired.com/2015/12/stop-dancing-around-real-ethical-problem-crispr/ [5] 《科技导报》 2015,33(18) 本文图片均来源于此次峰会,文章末段引自《科技导报》。  

本文由机器之心经授权转载自饶毅鲁白谢宇三位科学家主编的微信公号《知识分子》(ID:the-intellectual),禁止二次转载。

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