基因科学究竟是被打开的潘多拉魔盒还是缪斯女神的馈赠

　　核心提示：基因编辑技术指能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA片段的敲除、加入等。时至今日，基因编辑技术已取得巨大进步，而关于基因编辑的争议同样是不绝于耳。基因编辑究竟是被打开的潘多拉魔盒还是缪斯女神的慷慨馈赠，让我们跟随王立铭教授一起来揭开基因科学的神秘面纱。

　　 基因编辑技术取得巨大进步

　　 解说：2014年3月美国加州研究人员通过基因编辑技术有效阻止了HIV病毒对免疫细胞的侵袭，更大规模临床试验还在进行中。2015年11月英国伦敦医生将基因修改过的细胞注射给了一位白血病患儿，只有一岁的Layla病情得到了迅速缓解。

　　王立铭：我们用基因编辑的方法来治疗疾病确实已经不仅仅是一个理论上的可能性了。

　　解说：2015年3月，美国《麻省理工科技评论》报道了哈佛医学院George Church实验室试图利用CRISPR技术修改卵细胞基因，防止乳腺癌和卵巢癌的实验。2015年4月中山大学生命科学学院副教授黄军就实验室公布了其在人类胚胎中利用CRISPR技术修改可能导致β地中海贫血基因的消息。

　　王立铭：一旦从迫在眉睫的治疗延展到未来可能需要用到的预防，那么接下来这个变化就会变得更明显，那就是从预防进一步过渡到改善。

　　解说：基因编辑技术会如何改变我们的生活？设计完美婴儿是否应该？新技术会让人类面临何种伦理困境？《世纪大讲堂》马上播出。

　　揭开基因科学的神秘面纱

　　田桐（主持人）：学术殿堂，思想盛宴，欢迎各位来到《世纪大讲堂》，我是主持人田桐。好奇心一直是推动人类探索世界的原动力，而我们今天话题特别能够引起我的好奇心，因为我特别的好奇，为什么有些人可以长的是大眼睛、双眼皮，有些人是小眼睛、单眼皮，为什么有些人吃的很多却不长胖，有些人喝水都会长肉，其实这些呢都是跟基因有关系的，那么我们基因有没有可能被认知，被修改呢？我觉得今天我们的演讲嘉宾会给大家满足你们的好奇心，首先来认识他。

　　解说：王立铭，浙江大学生命科学研究院教授，美国加州理工学院博士，曾在美国伯克利加州大学和波士顿咨询公司工作，目前他的实验室专注于研究神经系统和代谢系统的基础科学。在研究工作之余王立铭还热心科普，出版了科普作品《吃货的生物学修养》和《上帝的手术刀：基因编辑简史》，王立铭做客《世纪大讲堂》，为我们揭开基因科学的神秘面纱。

　　田桐：好，让我们请出我们今天的演讲嘉宾王立铭先生。王先生你好。

　　王立铭：谢谢。

　　田桐：欢迎您，我们刚才在短片当中已经知道了您的研究背景，那么我听说过很有意思的事情，是您的研究主要是以果蝇为实验对象。

　　王立铭：我们实验室的研究用通俗的话讲，就是研究果蝇怎么吃东西，特别是研究，比如说我举几个例子吧，比如说我们研究果蝇什么时候会饿，它饿的时候有什么样的表现，它饱的时候喜欢吃什么样的东西，饿的时候喜欢吃什么样的东西，它怎么选择自己到哪儿去吃，当它饿了之后它的睡眠，它的情绪，它的其他行为会受到什么样的影响，这是我们实验室研究的问题。

　　田桐：但是您研究它的食欲跟基因有什么关系？

　　王立铭：或者这么说吧，就是等会儿我可能也会讲到，我们现在认为基因决定生物许多许多性状，如果不是全部也是绝大多数性状的背后的物质基础，那不管是动物到底是怎么检测到饿，怎么吃东西，还是动物的长相，动物的大小，或者说说得更复杂一点，人类这么复杂生物的个性甚至是智商，背后都有基因的影子。

　　田桐：所以都跟基因有关系，您最新出的这本书，书名叫《上帝的手术刀：基因编辑简史》，我还没有看这本书，我只是看到了它的标题，我可以跟您讨论一下吗？

　　王立铭：当然。

　　基因的编辑是上帝的手术刀

　　田桐：其实我觉得基因的编辑真的不是上帝的手术刀，因为上帝给一个什么样的你，一个有缺陷的你这才是上帝给你的，而人类做的是要改变它，你怎么样解释您这个书的意义？

　　王立铭：这是一个很有意思的问题，首先必须得强调一点，我用上帝这个词在书名里没有任何宗教色彩，我只是用来形容一种无所不知、无所不能的能力，您刚才提到一句话说我们的基因是上帝给的，那作为一个生物学家我是不同意的，我认为我们的基因是自然选择进化里来的。那么也就是说大家可能从网文里经常听到一个词叫开了上帝视角，形容的是一种我们对所有的事物的细节都无所不知的能力。那修改基因这件事就需要我们有这样的能力，我们首先要知道一个生物体内的基因是什么样，哪出了问题或者哪需要修改，其实我们还需要一种无所不能的能力，把这个错误的地方，或者说我们希望修改的地方把它修改成我们想要的样子。这两个结合起来我们认为，在我眼里看来是一个进化尺度上才能做的事，需要亿万年的光阴，需要无数的巧合才能形成的事，但是人类自从理解了基因的秘密，理解了基因编辑的秘密，理解了基因编辑的技术细节之后，目前人类在实验室里已经可以做这样的事，所以我把这种能力比喻成上帝的手术刀。

　　基因是遗传现象的神秘推手

　　田桐：好，那么我们来听一听今天的演讲，掌声欢迎。

　　王立铭：好，大家好，今天非常高兴能有机会来和大家分享关于基因科学还有基因编辑最新的一些知识和我的一些个人的想法。首先在讲具体什么是基因编辑之前，大家可能都知道基因这个词，但是基因这个词到底代表什么东西呢，可能不见得每个人都特别清楚，当然有这么一句话大家可能都知道就是基因是遗传现象的物质基础，就是基因这个事决定了遗传，那什么东西又是遗传呢？大家可能都知道这些俗话，比如说种瓜得瓜、种豆得豆，也知道有其父必有其子，指的就是父母这一代很多特性，包括长相、性格、习惯很有可能和他的子女这一代是非常相似的，这种两代之间的相似性我们一般就叫遗传，而基因就是在这种遗传现象背后的神秘的推手或者说物质基础。

　　解说：人类基因组还有约30亿个DNA碱基对，我们所有的遗传秘密都蕴藏其中，因此一旦基因出了错，就会引发严重的后果，这也就是所谓的遗传疾病的来源。从20世纪中期开始的分子生物学革命，使人类在破译基因的遗传密码方面不断突破，于是也就自然而然地想到进一步通过修改基因，来从根本上治愈疾病。随着理论的不断积累，基因编辑技术终于呼之欲出了。

　　基因编辑在治疗艾滋病方面惊世骇俗的应用

　　王立铭：这张图就概括了一下这种所谓基因编辑，就是把基因错误的地方找出来修改正确的这个逻辑是什么样的。首先这个一展示的就是，假设我们的基因组上有那么一个位点出现了突变，出现了错误用的这个线段来表示，那我们首先要做的就是开发一套工具，把这个出现突变的位置给找出来，这句话听起来当然很简单，但是我们考虑到如果三十亿个碱基对组成的基因组上只有一个位点突变，那就是一个三十亿分之一的概率，这个哪怕是一个一个碱基看下去，也需要看三十亿个才能找得出来，这个工作量就很大了。找出来之后再进入这个地方，我们开发一个工具，把这个错误的碱基给剪下来，然后进入下个地方，我们再把一个正确的碱基给补上去，然后这个错误的基因就能被修改正确，这是一套听起来很自然但技术上非常复杂的逻辑。

　　有了这个技术储备，那么当然我们就希望，自然而然会希望利用这些技术手段来修改基因治疗疾病、预防疾病，甚至是改善我们人的状况。这举几个非常具有历史意义的时刻，首先要讲的就是基因编辑的第一次，这儿首先要讲讲，它的第一次已经是一个非常惊世骇俗的运用就是治疗艾滋病。目前我们其实是有一系列的药物能够有效的延缓艾滋病的病程，换句话说在很多时候很多国家很多药物的组合下，艾滋病其实已经变成一个慢性病，我们病人只要定期地吃药，定期地监控自己的身体状况是可以有效地生存下去。但是世界上确实有这么一例病人，他的艾滋病得到了完全的治愈，这个病人叫Timothy Ray Brown，他有一个非常著名的外号叫柏林病人。首先他是一个艾滋病患者，他被艾滋病病毒侵袭之后免疫机能下降得非常厉害，在得艾滋病几年之后他雪上加霜地又患了恶性白血病，所以他这个体内的造血细胞疯狂繁殖，这两种病加起来基本上就宣告这个患者马上要死亡了，因为这两个病都是非常严重的疾病。

　　大家知道对于白血病来说，一个经典的治疗手段就是用骨髓移植，当时这个主治医师就提出了一个很大胆的想法，既然我们已经知道艾滋病病毒侵袭的是人体的免疫细胞，左下角这张图页显示了艾滋病病毒要侵袭免疫细胞需要找到免疫细胞上两个比较重要的蛋白质，一个叫CD4，一个叫CCR5，当然大家不知道真的关心这个名字什么意思，但至少需要两个所谓的分子路标才能找到人的免疫细胞。同时我们也知道一个很有趣的信息，就是在高加索人，就是白人的这个人群里，差不多有1%的人他的这个CCR5这个基因天生就是残缺不全的，有问题的。在他们天然存在的免疫细胞里CCR5这个蛋白就不存在，使得艾滋毒根本就没法侵染这些病人，换句话说就有1%的白人是天生对艾滋病毒就有抵抗力的。因此这个Brown的主治医师就提出了一个很天才的想法，我既然要为他移植一些正常人的免疫细胞，那我干脆就去这个配型合适同时体内CCR5这个基因又天然存在缺陷的这么一个配型的人不就行了吗，这样移植来之后，一方面一个正常人的骨髓能够治疗他的白血病，另一方面正常人的骨髓里的造血细胞、免疫细胞天生就不能被艾滋病毒侵染，那么这个病人的艾滋病毒也就没法复制了，所以他相当于是一石二鸟，希望同时治愈他的白血病和艾滋病。

　　结果经过一系列的骨髓移植之后，居然就成功了，因此这个柏林病人也就成为有史以来第一个到目前为止也是唯一一个艾滋病得到彻底治愈这么一个患者。当然了这个例子之后就鼓励了非常多的医生和科学家来希望重复柏林病人的成功经验，用这个方法来治疗艾滋病，但是之后比较遗憾的是，目前为止还没有得到成功，因此我们也可以猜测在这个柏林病人的成功背后一定也有一些我们还不知道的偶然因素，但至少大家可以想像，如果我们套用基因编辑的逻辑，我们可以做什么样的事呢，我们可以人为地把艾滋病病人体内免疫细胞上的这个CCR5这个基因给破坏掉，使得这些病人的免疫细胞从此就不再会被艾滋病毒侵袭了，这样我们就不需要专门找一个既得艾滋病又得白血病的病人了，我们直接对于艾滋病人来说，我们动用基因编辑这把上帝的手术刀，修改它的免疫细胞，也许就能治疗他的艾滋病，这个逻辑也没有那么难想，也是一个比较自然而然的想法，所以也有许多人在柏林病人的例子之后就开始尝试这件事。

　　于是到2014年的时候，这个方法真正进入临床了，有一家公司它在2014年进行了一项临床试验，做法就是我刚才说的那一项，就是把艾滋病人体内的免疫细胞拿出来，用基因编辑的方法破坏掉他们这些细胞里的CCR5这个基因，然后再重新输回艾滋病人的体内，他们希望用这个方法看看能不能阻止艾滋病毒侵袭免疫细胞，治疗这些人的艾滋病。结果用一张图来展示这个事情，那我们知道在艾滋病人体内因为艾滋病毒的存在，所以免疫细胞都被杀死的七七八八，免疫细胞的数量是非常低的，用这个绿线来表示，大家看到在接受了刚才这个基因编辑的治疗之后，这些病人体内免疫细胞的数量是有一个非常明显上升的，用这条红线来表示。当然了我必须得强调一点，就是这个治疗方法在2014年正式报道的时候，仅仅是二期临床试验，还并没有正式上市，目前更多病人的更精细的临床研究还在进行中，所以我们还在拭目以待基因编辑的这第一次试水是不是能取得很好的成功。但至少这个例子能够告诉大家的是，我们用基因编辑的方法来治疗疾病确实已经不仅仅是一个理论上的可能性了，我们已经在现实中开始动用这个技术，来实实在在地探索治疗疾病的可能性。

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