基因组编辑是新的热点

2020-10-20

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2012年，基因组编辑进入了crisper focus（使用目前基因组学中最严重的双关语），来自两个独立小组的演示——Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier，以及Feng Zhang和Luciano Marrafini——细菌免疫系统等价物CRISPR/Cas，可有效用于基因组的靶向修饰。随后进行了更多的研究。

当然，CRISPR/Cas系统只是我们多年来试图应用于基因组编辑的一系列分子生物学工具中的另一个。2011年，泰伦被《自然方法》誉为年度最佳方法。可编程的ZFNs出现的时间甚至更长，1996年钱德拉赛加兰集团（Chandrasegaran group）首次发布了柔性限制酶的演示。

所有这些技术都有他们的狂热者；他们一起极大地扩展了分子生物学工具箱，改变了生命科学的可能。在过去的两年里，没有一个星期没有一个出版物在摘要中包含“基因组”和“编辑”。

从原则证明到翻译

看来基因组编辑可以以光速完成之前花费数年甚至数十年的成果。随着美国食品和药物管理局即将批准一种近年来最受期待的药物——一种降低低密度脂蛋白（LDL）的PCSK9抑制剂的批准，最近一项在循环研究中的研究表明，使用CRISPR/Cas技术可以获得同样的效果（尽管目前仅限于小鼠）。

这种技术在人类身上的应用还需要数年的研究和监管讨论，但这并不是说我们没有或不会看到这种技术应用于治疗。基因疗法正在试验治疗β-地中海贫血，与此同时，在这些疗法中使用的新技术的新发展也经常被报道，这预示着治疗将很快变得更加安全和有效。

但是，尽管考虑到治疗应用的研究通常受到严格的监管和控制，但是利用基因组编辑技术来修改其他生物体的研究似乎站在了一个比较不稳固的基础上。今年3月，来自UCSD的Valentino Gantz和Ethan Bier在《科学》杂志上发表了一篇文章，描述了一种基于CRISPR/Cas的将杂合子突变转化为纯合突变的方法。该技术已应用于果蝇。

甘茨和比尔证明，使用他们的方法，一个突变可以传播到下一代，以令人难以置信的97%的效率。这就允许了所谓的基因驱动：偏向某些基因的遗传方式，最终导致整个群体基因组的改变。承诺是什么？将基因导入疾病传播有机体（例如携带疟疾的蚊子）种群的容易程度和能力。

虽然有些人已经称这项新技术是“神奇的”，但也有人建议要小心：我们还没有足够好地掌握偏离目标的编辑是如何工作的以及如何防止它，因此我们不知道我们可能会在生物体中引入哪些其他的改变。更大的担忧是对目标人群的遏制，考虑到这一论点在转基因作物讨论中出现的频率，不应低估。

“亲爱的，我炸了一个孩子”

基因组编辑在人类中的治疗应用可能受到严格的监管，但这并不意味着所有国家的监管程度都是一样的，也不意味着在人类身上使用基因组编辑的所有其他方式都有类似程度的控制。一个让人们对基因组编辑感到不安的应用是对生殖系细胞的修改——或者通俗地说：治愈和/或设计婴儿的潜力。随着第一份描述人类胚胎改良的手稿在社会上流传，人们越来越难以忽视这个问题。

不出所料，它终于在3月份爆发，发表了两篇评论文章：第一篇文章来自一个小研究小组，其中包括早期采用ZFN技术的Fyodor Urnov，发表在《自然》杂志上。虽然这些作者主要呼吁讨论在人类中使用基因组编辑的安全性，但他们也要求更多：他们呼吁社区自愿暂停人类生殖系编辑工作。

另一篇发表在《科学》杂志上的文章是今年1月在加州纳帕举行的一次会议的成果。在那里，一些从事基因组编辑工作的科学家（签署者名单读起来像是基因组编辑“谁是谁”）讨论了在人类胚胎中使用这项技术的伦理问题。他们的建议是相似的：我们需要更多的研究来理解和管理在人类生殖系中使用CRISPR/Cas技术的风险。我们需要更多的讨论。我们需要制定知情的监管政策。在这些过程中，我们不仅需要在这一领域工作的科学家参与，还需要律师、生物伦理学家、其他科学家、政府以及最后但并非最不重要的是公众的参与。

虽然这两个评论似乎是同一个声音在说话，但Napa会议的结果仅仅是呼吁不明确的暂停。我们可以推测，原因是作者之间的共识，他们愿意承认多少领土，他们愿意签署这封信。很明显，并不是每个人都像《自然》杂志的作者那样强烈地感受到这个问题，他们希望看到细菌系编辑被禁止。例如，乔治·丘奇（georgechurch）说，在我们知道胚胎是安全的之前，任何可能的暂停都应该只限制胚胎的研究，但他似乎并没有对制造设计胚胎的普遍观点感到不安。