最近,大家都在争论的一个话题,莫过于“世界上首例基因编辑婴儿”的降生。而随着北京时间11月28日,贺建奎在香港举行的人类基因组国际峰会上面对提问时说:“如果我的孩子遇到这种情况,我会第一个去尝试。” 这个事件继续发酵。
其实,基因研究已经有了上百年的历史,基因编辑技术的开发也有将近30年的时间。这个概念,在去年就火了一次,其中一个事件,就是当年美国步中国后尘,自己首次对人类的卵子进行了基因编辑,成功除去了一些人类卵子中,先天心脏病的基因部分。另一个事件,就是去年8月初的时候,科学杂志上发表了一个论文,这篇论文讨论的核心,就是通过基因编辑,尝试移植猪的器官给人类的实验。
这场实验主要由一个创新企业eGenesis进行,主要的实验参与者包括哈佛大学的教授,基因编辑领域教父界别的大牛乔治·彻奇(George Church),另外还有来自中国的31岁科学家杨璐菡,也是乔治彻奇的学生,他们都来自eGenesis的创始团队。一直以来,其实科学界就有考虑通过猪来为人类提供器官来源,因为猪的体形和人最为接近,所以器官也非常相似。
要说到为什么科学界会把基因编辑应用到器官移植的研究上,这就要从器官移植的供应源说起了。
先来说一个我身边的故事,我在纽约证交所报道的时候,认识了一个朋友,他在证交所的媒体部门工作了几十年,退休以后不久就发现得了肝癌。他因为进纽交所时间早,拿到的是最好的健康保险待遇,到各大医院,都是安排的最好的医生和病房。尽管如此,他在一个问题上被卡住了,就是肝脏移植,等了很久,还没有等到合适的,所以病情始终没有特别大的改善,因为排队等器官移植的人是在太多了。截止2017年7月,光是在美国,等待器官移植的名单上就有将近11.7万,但是每年可以获得器官移植的可能只有当中很小的一部分,每天都会有20个在名单上等待的病人因为不能即时更换器官而死亡。显而易见,捐赠的器官供不应求是一个大问题。
在亲友捐献之外,最主要的器官来源,一个是生病死亡的捐献者,排在第二位的就是车祸,在美国占据所有捐献的16%,因为严格打击酒驾,每年因交通事故而死亡的人数不断降低。而考虑到无人驾驶汽车可能会很快问世,专家预计因车祸死亡的人数还会因为进一步下降72%)可想而知,器官移植的来源会变成一个更大的问题。于是,一些人开始关注3D打印技术,想要生产器官;另外一些人则从基因编辑技术入手,开辟新的器官来源路径。
说回到通过基因编辑移植猪的器官的实验,先不说大众从道德角度对这个概念的接受程度,在科学上,有几个难点。
一个就是,人的免疫系统会对异物种器官有排斥性。另外就是,猪的基因组中,携带有猪内源性逆转录病毒,这种病毒会混合在猪的基因当中,并一代代在猪的身上传下去,进入人体后会独立爆发,造成人体感染。这就好比是隐藏在基因里的定时炸弹,让猪与人之间的器官移植变得非常危险。
而eGenesis的这个实验就是利用现在比较先进的基因编辑技术,CRISPR-Cas9,这个技术从2013年开始在人类的基因上使用,是基因编辑上的一个大的突破,因为它相对更简易,培训要求低。这个技术由Cas9,一种酶,和导向RNA组成,简单得说就是导向RNA会找到要修改的DNA部分,然后Cas9,就会像剪刀一样剪段目标基因组,最后再把需要的基因片断按照需要的顺序修复起来,eGenesis就是要用这个技术把猪体内的有内源性逆转录病毒的DNA都去掉。
他们第一次的尝试,消除了猪体内的90%的内源性逆转录病毒的DNA片段,不过就此遇到问题,90%这个比例一旦提高,猪的细胞会出现大规模凋亡,就是自我销毁。为了避免出现类似的状况,最近的这次实验,他们使用了一些化学药物,并且成功产出了30只完全没有内源性逆转录病毒的小猪,现在这些小猪已经几个月大了,实验人员还在持续观察纪录他们的成长。乔治·彻奇预计,未来两年时间里就能看到猪的器官移植到人身上的第一个案例。
刚才说到的是对于DNA的修改,这只是基因编辑的一个应用方向,还有很多疾病的基因是存在于RNA上的,现在科研人员也开始研究对RNA的修改,有一种新技术叫做Rcas9。和刚才说到的CRISPR-CAS9类似,也是有一个类似的导向RNA去找到RNA上的目标片断,然后有一种针对RNA细胞的酶去做切断的工作,再对分段进行重组和修复,这样一来,比如肌肉萎缩症等一些疑难杂症就可能有救了。
现在这项技术在实验室里非常有效,但距离临床应用还有很长的路要走,特别是因为设计伦理问题,以及各国法律法规的限制,未来发展有很多未知因素。而整个基因编辑领域,确实更多还是停留在实验室的阶段,不过未来的商业价值,特别是在医药产业,将有着相当光明的前景,在治疗方案和新药开发上,基因编辑技术意味着可以为病人带来更加个性化的治疗方案。
不过从这方面制药上还有几个大的挑战:一个是相关药物如何能传达到需要的身体部分,发挥效果;第二就是如果对不需要的细胞发生作用,会有什么负面影响,这个影响能不能控制。此外,未来供应链,如何实现量产等等也将是这个行业需要回答的问题,但是不容置疑,这对于体量达上万亿美元的医药行业将可以带来巨大的价值。
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