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  • 教學科組生物學科前沿

    為什么要嚴禁制造“基因編輯嬰兒”

    時間:2019年1月21日 作者:本站原創 瀏覽:

    南方科技大學副教授賀建奎宣布他領導的團隊用基因編輯技術制造出了天生就對艾滋病毒有免疫力的嬰兒,舉世震驚。有很多人懷疑,他是不是在吹牛???畢竟,中國科研人員在基因編輯領域造假是有先例的。不過,在看了賀建奎在學術報告會上出示的數據之后,我相信他沒有造假,的確是制造出基因編輯嬰兒了。然而,他的這個人體實驗是完全失敗的,也是不人道的。

    賀建奎編輯的是一個叫CCR5的基因,這種基因編碼一種叫CCR5的蛋白質,這種蛋白質位于T細胞等多種細胞的表面上,是趨化因子的受體。所謂趨化因子,是一類能夠帶領免疫細胞往哪里去的蛋白質,例如,哪里有病原體入侵了,趨化因子就和T細胞表面上的CCR5結合,把T細胞帶到病原體入侵的地方去消滅病原體。所以CCR5對免疫反應起到重要作用。但是CCR5自己也是某些病原體入侵的位點,例如艾滋病毒。

    艾滋病毒和其他病毒一樣,是一種“寄生蟲”,靠自己是沒法繁殖的,要侵入到細胞內,利用細胞里的“機器”和原材料大量地復制自己。艾滋病毒主要入侵的是T細胞,T細胞被利用來大量地制造艾滋病毒,艾滋病毒釋放出來,T細胞就死了,然后釋放出來的艾滋病毒繼續入侵別的T細胞,導致更多T細胞死亡。如果T細胞大量死亡,人體就對病原體喪失了免疫力,就得了艾滋病。

    艾滋病毒入侵的那類T細胞叫CD4 T細胞,之所以叫這個名稱,是因為它的細胞表面上有一種叫CD4的受體,艾滋病毒能夠識別它。怎么識別呢?靠的是艾滋病毒外殼上一根根的“小棍子”,這些“小棍子”其實是一種蛋白質,叫包膜糖蛋白。艾滋病毒外殼上的包膜糖蛋白能和CD4結合,它的形狀發生變化,原來隱藏著的一塊區域暴露出來,這塊區域能去跟CCR5結合,這樣就把艾滋病毒拉著貼近了T細胞膜,然后包膜糖蛋白的另一部分打穿T細胞膜,艾滋病毒的外殼和T細胞膜融合在一起,艾滋病毒里頭的蛋白質和遺傳物質就進入了T細胞了。

    可見,CCR5是艾滋病毒進入T細胞的一個門“把手”。有一些人CCR5基因發生了突變,少掉了32個堿基對(叫CCR5-Δ32突變),這樣它編碼的蛋白質就短了很多。正常的CCR5蛋白是由352個氨基酸組成的,而CCR5-Δ32只有215個氨基酸。CCR5是一種跨膜蛋白,一部分在細胞膜里,一部分在細胞表面上。CCR5-Δ32少掉的是暴露在細胞表面上的那部分,也就是說,CCR5-Δ32都是藏在細胞膜里的,這樣在細胞外的趨化因子沒法和它結合,它就起不到受體的作用了,而同時艾滋病毒也沒法和它結合,入侵不了T細胞了。人的基因都是成雙成對的(一個來自父親,一個來自母親)。如果一個人的兩個CCR5基因都是CCR5-Δ32(就純合子),那么這個人體內就沒有正常的CCR5受體,他對艾滋病毒就有了抵抗力,這種人在歐洲人中占大約1%。如果一個人一個CCR5基因是正常的,另一個是CCR5-Δ32(叫雜合子),他是不能抵抗艾滋病毒入侵的,這種人在歐洲人中占大約10%。其他人群也有人有CCR5-Δ32基因,不過比較少。

    浙江大學有一個教授,出了一本介紹基因編輯的科普書,里面暢想說,如果能用基因編輯技術把胚胎中正常的CCR5基因修改成CCR5-Δ32,這樣生下的嬰兒不就天生對艾滋病免疫了嗎?不就再也不會得艾滋病了嗎?學物理出身的賀建奎讀了這本科普書后,深受啟發,于是把書中的設想大膽地付諸行動了。他組建團隊,對早期胚胎進行基因編輯后,植入子宮,生下了兩名女嬰,化名露露和娜娜。據他說,露露的CCR5基因有一個沒能編輯,另一個編輯成功了(雜合子),而娜娜的兩個CCR5基因都編輯成功了(純合子),娜娜天生就對艾滋病有免疫力。

    如果仔細看賀建奎公布出來的基因序列,其實都沒有編輯成功。他想要模仿的是CCR5-Δ32突變,那三個他號稱成功的基因編輯的位點也發生在該突變的附近,但是沒有一個是去掉了32個堿基對的:露露的那個突變少掉了15個堿基對,編碼的蛋白只比正常CCR5蛋白少5個氨基酸,非常接近正常CCR5,但不知道會不會出現異常;娜娜的第一個突變插入了一個堿基對,第二個突變少掉了4個堿基對,由于出現了無義移碼,它們轉錄的信使RNA很可能被降解掉,沒法用于制造蛋白質(這是人體細胞的一種調控基因表達的方式,叫“無義調節的轉錄文本降解”),所以娜娜可能沒有任何CCR5。如果這兩個突變被轉譯成蛋白質了,它們與正常CCR5和CCR5-Δ32都有很大的不同,不知有沒有功能或出現異常。CCR5失去功能后,會對免疫功能產生負面影響,例如導致對某些病原體(包括西尼羅病毒、流感病毒)的抵抗力下降。

    可見賀建奎的實驗是完全失敗的,但是由于他不懂分子遺傳學,把失敗的實驗當成了成功的實驗報告了,所以我相信他的確做了實驗,也如實報告了。如果他要造假,完全可以給出和CCR5-Δ32一模一樣的基因序列。

    目前的基因編輯技術并沒有像大家想像的那么精準、高效,像這樣雖然在對準的靶點做了編輯,但是編輯錯的情況,是非常常見的,所以在基因編輯之后,還要對實驗結果進行篩選,才能挑出編輯成功的。然而,我們可以對細胞、實驗動植物進行挑選,可以對人進行挑選嗎?不能。雖然露露和娜娜是失敗的實驗的產物,也不能像對待失敗的實驗動物那樣將其消滅,而我們不知道,她們身上攜帶的這些實驗失敗的基因,會對她們的健康產生怎樣的影響。所以這樣的實驗是不人道的。

    而且,基因編輯除了對靶點的編輯會出差錯之外,還有可能在別的地方進行編輯,也就是所謂“脫靶”。如果被亂改動的地方是沒有功能或不重要的,哪倒沒什么,但是有可能有重要功能的基因被改動了,那就會導致疾病,特別是有可能導致癌癥——與癌癥有關的基因實在太多了。我們不知道露露和娜娜身上是不是就有“脫靶”編輯,會不會對她們的健康產生影響。賀建奎聲稱對她們做了全基因組測序,沒有發現有脫靶。其實現在的技術,是不可能發現所有的脫靶情形的。

    在對早期胚胎進行基因編輯時,還可能出現這種情況,有的胚胎細胞的基因編輯成功,有的胚胎細胞的基因沒有被編輯了,這樣發育的結果,就導致了人體存在兩種細胞,一種是沒編輯的細胞,一種是編輯過的細胞,就像一個人是由兩個人組成的,叫嵌合體。我們不知道露露和娜娜有沒有存在這種情況。

    所以,目前的基因編輯技術存在著編輯錯誤、脫靶、出現嵌合體的可能,并沒有精確到可以用來制造基因編輯嬰兒的地步,而一旦除了差錯,就會遺傳下去,后果比只對體細胞進行基因編輯嚴重和難以控制,應該嚴禁。如果將來有一天,基因編輯技術變得十分精準了,可以極其準確地把胚胎中的CCR5都改成CCR5-Δ32,是不是就可以用來制造“艾滋免疫嬰兒”呢?不能。第一,CCR5是絕大部分人都具有的正?;?,并不是致病基因,有這個基因并不會就讓人得艾滋病,因為感染艾滋病毒是后天的行為導致的,是小概率事件。不能為了預防一個后天的小概率事件去改動一個有重要的生理功能的正?;?。第二,CCR5-Δ32的人只是對某一類型的艾滋病毒有抵抗力,并不能對所有類型的艾滋病毒有抵抗力。有的艾滋病毒是通過T細胞上的別的受體(CXCR4)入侵T細胞的,改變CCR5對它們沒有抵抗力。如果誤以為沒有了正常CCR5就從此對艾滋病毒免疫,不再注意預防艾滋病毒感染,反而增加了感染的風險。第三,有更好、更安全的方法來預防艾滋病毒感染,完全沒有必要通過改動基因的方式。而且,即使不幸感染了艾滋病毒,也早已不是絕癥,通過藥物控制可以過上正常的生活。

    我并不一概反對制造基因編輯嬰兒。這一天早晚會來,反對也沒用。但是首先要保證技術十分精準,其次要對改動的基因后果做利弊分析。在技術不成熟時,在益處沒有超過風險時,就應該嚴禁貿然制造基因編輯嬰兒。賀建奎實驗的實質,就是一個不懂行的人,受一本不嚴謹的科普書的誤導,用一種不成熟的技術,毫無必要地改動一個有重要生理功能的基因,制造天生有免疫缺陷、可能還有其他缺陷的嬰兒,理應追究其責任。

    本文出處:《科學世界》

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