有人稱(chēng)贊它是上帝的手術(shù)刀，有人指責它打開(kāi)了潘多拉的魔盒。自2012年人類(lèi)發(fā)現CRISPR能用于基因編輯以來(lái)，不到十年的時(shí)間，與其相關(guān)的論文從最初的127篇，已飛速增長(cháng)到了14000多篇，增幅超過(guò)100倍！其中熱度，可見(jiàn)一斑。
順應時(shí)代的浪潮，中國在CRISPR技術(shù)上投入了大量資源，并快速發(fā)展成了全球的CRISPR大國之一。在這里，農業(yè)與醫藥是其應用的主要前沿。
飛馳之下，容易失焦。談到中國的CRISPR應用，許多人的注意力集中在了一些具有倫理爭議性的負 面新聞上，而沒(méi)有意識到，這些個(gè)例并非真正的代表。在普利策中心（Pulitzer Center）的協(xié)助下，作家Jon Cohen先生拜訪(fǎng)了5座位于中國的CRISPR大城，并將他的所見(jiàn)所想匯總成5篇文章，以特刊的形式，發(fā)表在了今日的《科學(xué)》雜志上。
希望的田野
說(shuō)到CRISPR在中國的應用，農業(yè)毫無(wú)疑問(wèn)是其中的重中之重。據統計，中國是世界上發(fā)表CRISPR農業(yè)應用論文最多的國家，論文數是第二名的兩倍。
Jon Cohen先生在一篇關(guān)于農業(yè)應用的專(zhuān)文中指出，中國有約20個(gè)課題組正在嘗試使用CRISPR技術(shù)來(lái)編輯農作物的基因，以求帶來(lái)更好的性狀。中國農業(yè)科學(xué)院前任院長(cháng)李家洋研究員指出，這很大程度上是考慮到中國的龐大人口：“我們的自然資源有限，但需要喂飽14億人口。”他在接受采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)道。在他看來(lái)，理想的作物應當有很高的產(chǎn)量，且不需要用太多的肥料與殺蟲(chóng)劑。這些作物天然就能對病蟲(chóng)害產(chǎn)生耐受，且能耐受鹽堿與干旱。
中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的高彩霞研究員是這一實(shí)踐的先行者之一。在讀到CRISPR的相關(guān)論文前，她的課題組常年使用TALEN技術(shù)（另一種基因編輯技術(shù)）來(lái)改造植物基因。“我們當時(shí)已經(jīng)用TALEN技術(shù)敲除了100多個(gè)基因，且對此感到自豪，”她說(shuō)道：“（看到CRISPR技術(shù)后）你會(huì )想，這是個(gè)新的技術(shù)，我們要不要試試看？”
很快，她的團隊取得了概念驗證性的成功。在水稻中，研究人員們成功改造了基因。接下來(lái)，利用CRISPR技術(shù)，高彩霞研究組成功在小麥中改造了一條與白 粉病（powdery mildew）有關(guān)的致敏基因，帶來(lái)了重要突破！這是因為小麥的基因組幾乎是人類(lèi)的6倍大，且有6套染色體。一些專(zhuān)家指出，倘若用傳統的雜交育種方法，想要獲得良好的性狀，即便不是“不可能完成的任務(wù)”，也會(huì )是育種學(xué)家的一場(chǎng)噩夢(mèng)。
成功的案例下，我們也需要清醒地看到，通往終點(diǎn)的道路還很漫長(cháng)。在科研上，科學(xué)家們需要突破成功率低下的瓶頸——想要引入新的基因，業(yè)界的成功率大約是1%；而且一些CRISPR技術(shù)會(huì )帶來(lái)嚴重的脫靶效應，造成意外的后果，急需解決。此外，想要看到經(jīng)過(guò)基因改造的作物上市，在監管上還有著(zhù)不小的挑戰。
在專(zhuān)文的最后，Jon Cohen先生問(wèn)道，如果經(jīng)過(guò)CRISPR改造的作物在監管上開(kāi)了綠燈，那么一類(lèi)新型作物從實(shí)驗室走向商業(yè)化種植，大概需要多久？“6個(gè)月。”高彩霞研究員回答道。
動(dòng)物的世界
在疾病研究中，動(dòng)物模型有著(zhù)極為重要的作用。其中，非人靈長(cháng)類(lèi)模型又有其特殊的地位。在介紹CRISPR技術(shù)構建動(dòng)物模型的一篇專(zhuān)文中，Jon Cohen先生指出，在中國至少有四組研究團隊正在大規模地編輯猴子基因，這得益于一個(gè)積極的科研環(huán)境。
“這個(gè)國家的文化非常重視科技。”CRISPR技術(shù)的先驅之一Jennifer Doudna教授點(diǎn)評道。另一位海外的生物學(xué)家笑談?wù)f(shuō)，他們的團隊大約移植過(guò)10個(gè)猴子的胚胎。而中國科學(xué)家們常規能夠移植50-100個(gè)經(jīng)過(guò)同樣基因編輯的胚胎。由于相關(guān)研究的成功率不高，數量往往是成功的保證。
如今，我們已經(jīng)有了不少經(jīng)過(guò)基因編輯的猴子模型，其中就包括了自閉癥的模型，以及生物節律紊亂的模型。
在猴子之外，使用CRISPR進(jìn)行基因編輯的清單上還有狗、小鼠、大鼠、兔子、以及豬。研究人員們期望，這些研究能夠帶來(lái)對疾病有抵抗力的動(dòng)物，或是潛在的醫學(xué)應用。但目前為止，大部分的動(dòng)物研究都還停留在概念驗證的階段，沒(méi)有轉化成潛在的療法。
在這些研究里，潛在的臨床轉化方向之一，便是異種器官移植。Jon Cohen先生的專(zhuān)文指出，中國面臨著(zhù)比較嚴重的移植器官短缺問(wèn)題——大約30萬(wàn)人等待器官移植，而可用的器官大約只有10000個(gè)。但通過(guò)CRISPR技術(shù)，我們可以讓豬的器官變得安全，造福病患。
但這并非易事。為了解決這一難題，位于杭州的啟函生物與位于美國大波士頓地區的eGenesis展開(kāi)了合作。為了確保安全性，他們首先使用CRISPR技術(shù)敲除了豬器官中的內源性逆轉錄病毒。這些存在于豬基因組里的病毒會(huì )對人體帶來(lái)潛在的危害。另一些科學(xué)家指出，如果想要讓人類(lèi)用上豬的器官，那么在病毒之外，還需要考慮免疫排斥的問(wèn)題。他們估計，這最多大約需要敲除掉20個(gè)基因。目前，人們只能同時(shí)敲除4個(gè)。
不過(guò)，研究人員們正在這一方向上取得快速突破。據估計，明年科學(xué)家們將在猴子體內進(jìn)行豬器官的移植嘗試。這項關(guān)鍵的研究取得成功后，人體試驗才會(huì )被提上議程。
我們也需要注意，與經(jīng)過(guò)基因編輯的農作物一樣，想要讓基因編輯的動(dòng)物走上市場(chǎng)，也需要解決一系列在監管上的問(wèn)題。
重塑的信任
但在學(xué)術(shù)界，一條負 面的新聞往往會(huì )蓋過(guò)大量積極的進(jìn)展。經(jīng)過(guò)CRISPR基因編輯的嬰兒誕生后，整個(gè)來(lái)自中國的學(xué)術(shù)群體都遭受了不同程度的非議。“所有的新聞都在說(shuō)‘中國科學(xué)家’如何如何，而沒(méi)有強調這是一名個(gè)體。”中科院動(dòng)物研究所的王皓毅研究員說(shuō)道。一次不幸的事件，固化了對于中國學(xué)術(shù)研究“無(wú)章法”的刻板印象。
中科院神經(jīng)科學(xué)研究所的楊輝研究員在這條爆炸性新聞發(fā)生的次日，向公眾公布了一篇尚在同行評議中的未發(fā)表論文（現已發(fā)表，點(diǎn)擊可讀），這在業(yè)內實(shí)屬罕見(jiàn)。論文中，楊輝研究員指出一種單堿基編輯器會(huì )帶來(lái)嚴重的意外脫靶效應，因此使用上存在風(fēng)險。Jon Cohen先生的一篇相關(guān)專(zhuān)文中指出，楊輝研究員想通過(guò)這一舉動(dòng)，讓全世界了解到，中國科學(xué)家也同樣會(huì )做正面的研究工作。“我們想要為患者帶來(lái)更安全的基因編輯工具。”楊輝研究員說(shuō)道。
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