中国的科学界正在大胆地推进遗传重组动物的相关研究工作。尽管一些科学家表示担心会出现伦理学问题,在中国新的狗、山羊、猴和猪品种正在快速地被制造出来。11月18日, Nature网站以“China’s bold push intogenetically customized animals”为题对当前中国的CRISPR基因编辑研究工作状况进行了全方位的报道。
中国西部的陕西省以其崎岖风化的地形、煤炭及羊毛而著称,而非它的科学。然而在陕西省陕北绒山羊工程技术研究中心,科学家们刚刚创造出了一种新山羊,相比于正常的山羊它们的肌肉更结实、羊毛更长。这些山羊并非是通过育种而是直接操控动物DNA而生成——这表明了中国加入全球基因改造革命的速度是多么的迅速。
遗传学家屈雷(Lei Qu)希望通过增加每只山羊生成的羊肉及羊毛产量来提高牧羊人的收入。屈雷的同事说,多年来一些研究项目在屈雷的实验室中徘徊前行。屈雷的研究助理朱海鲸(Haijing Zhu)在一封电子邮件中写道:“尽管我们开展了多年的研究工作,结果却不那么显著。”
当研究人员采用了3年前在美国开发的一项基因定制新技术CRISPR–Cas9后情况发生了改变。CRISPR是利用一些酶来精确定位及剪掉一些DNA片段,就像一台文字处理机找到并删除指定的词组——这一过程称作为“基因编辑”。尽管这不是科学家们利用来调整DNA的第一个工具,它却比以往的技术要更精确、更廉价。当前,这一强大技术操作的简易性在带来一些诱人的可能性的同时也提出了一些紧迫伦理问题。
在屈雷的研究小组开始采用CRISPR后,他们的进展非常迅速。今年9月,屈雷和另外25名中国的合作科学家在Nature子刊《Scientific Reports》杂志上发布了他们的研究细节。他们在早期的山羊胚胎中成功删除了两个抑制羊毛和肌肉生长的基因。结果生成了10只肌肉更结实、羊毛更长的小山羊,到目前为止没有显示其他的异常。屈雷说:“在我们证实基因修饰家畜是安全的之后,我们相信它们将会商业化。”屈雷想象这项工作将成为扩大陕西羊肉和羊绒衫销售的一条简单的途径。
这项研究只是近期中国科学家发布的有关CRISPR改造山羊、绵羊、猪、猴和狗及其他哺乳动物的一系列论文之一。例如,今年10月,来自中国的研究人员在《分子细胞生物学杂志》(Journal of Molecular Cell Biology)杂志上讨论了他们构建肌肉异常发达小猎犬的研究工作。这一研究获得了来自中国自然科学基金、农业部、科技部及省政府的资金资助。
在北京等研究中心地区及广泛的地方区域,即便没有数百,也有数十家中国研究机构在狂热地运用CRISPR。小猎犬研究的参与者之一,广州医药研究总院遗传学家胡敏华(Minhua Hu)说:“中科院是一个优先领域。”广州生物医药与健康研究员的赖良学(Liangxue Lai)补充说:“中国政府已向农业和生物医药领域基因工程动物研究提供了大量的资金支持。”
这引起了大量对于生成新生命形式的伦理学担忧。不同于以往的基因治疗,利用CRISPR生成的受精卵或胚胎改变可以成为“永久性的”——这意味着它们的DNA可以传递给后代。科学家们通常是在数十个或数百个失败的受精卵或胚胎中成功转化一个。但这一技术正在快速地发展。哈佛医学院干细胞生物学家George Daley说:“CRISPR的不同之处在这一技术要更有效,因此其得到广泛采用的可能性更大。过去操控生命遗传密码的研究工作一直较缓慢、麻烦及不可预测。“现在我们担心伦理学问题,是因为这一技术是有效的。”
中国并非是CRISPR技术的发源地(当前麻省理工学院和加州大学伯克利分校的科学家正在为此打一场专利战)。但得益于快速增长的研究预算及中国科学研究机构的规模,中国成为了该技术一个极快速的采纳者。根据经济合作与发展组织2014年科学、技术及工业展望,在2008-2012年期间中国的研究和开发支出完全翻倍。(该报告指出,现在中国的研究预算排名世界第二位,到2019年将超过美国)。Daley说:“尽管中国有实力,它还是国际科学界中一个新来者,没有相同的机构审查传统。在美国和欧洲科学家们正在密切关注中国科学家将如何利用这些强大的工具。”
哈佛医学院遗传学教授George Church说,当前中国CRISPR研究工作的水平和复杂程度已与欧洲和美国“不相上下”。 汤森路透(Thomson Reuter)的一个部门Thomson Innovation完成的一项分析发现,有50多家中国研究机构已提交了基因编辑专利。
与美国和英国一样,当前在中国开展的一些实验旨在实现潜在的生物医学应用。例如,云南中科灵长类生物医学重点实验室的科学家已利用CRISPR来促进猴子的神经发育,以测试通过构建灵长类动物疾病模型,更好地了解自闭症、精神分裂症和阿尔茨海默病等人类疾病的可行性。许多像绒山羊研究一类的实验以及一项在绵羊中删除肌肉生长抑制基因的相似实验,其目的在于改变畜牧业——肌肉更发达的家畜可以帮助满足中国中产阶级对于肉类快速增长的欲望。
但中国的野心首次招致国际广泛关注或者说骂名,是近期发布的世界上首个人类胚胎实验。今年4月中国饱受批评和担忧,当时一支中国科学家小组在《Protein & Cell》杂志上在线发表了一篇论文,详述了尝试利用CRISPR来改造获得一家生育诊所许可的、无法存活的人类胚胎。他们的目的是删除与β-地中海贫血相关的一个基因且不会造成其他突变,但这一实验在85个胚胎上进行尝试后以失败告终。
这类研究在中国是合法的,中国只禁止对胚龄14天以上的人类胚胎开展实验,且其获得了政府资金的部分资助。(这样的研究在美国大多数州也没有禁止,但可能没有资格获得联邦资金资助)。
许多国际观察家对此进行了尖锐的指责,认为中国科学家抱有邪恶目的。一些新闻机构甚至采用了不好的标题:纽约时报的新闻标题为“中国科学家编辑了人类胚胎基因,引发关注”,《经济学家》(The Economist)杂志则以“编辑人类”作为标题。
Daley说,由于中国新加入全球科学舞台,它批准研究项目的机构标准对于全球并非完全透明。并且,参与的研究人员并非如麻省理工学院-哈佛大学Broad研究所或英国Francis Crick研究所等全球知名机构的负责人,全球科研究不完全认识他们及了解他们的动机。Daley指出,现在中国的科学研究正在“负责性地加快讨论的步伐。”
这种争论或许有点夸张。中国科学家表示,从未试图编辑人类生殖细胞或开发临床应用。人类胚胎论文的共同作者、中山大学遗传学家黄军就(Junjiu Huang)在一封电子邮件中说:“在临床上进行生殖细胞编 辑是遭到禁止的。”但他为未来通过CRISPR实验来了解人类疾病这一潜力进行了辩护。“利用CRISPR– Cas9技术,科学家可以更多地了解人类胚胎植入前期一些关键基因的真正功能……我们可以阐明基因修复 的机制,这有可能促成对早期发育过程中遗传疾病发生机制的新认识。”
哈佛大学的Church说,后来的评估认可了他们方法的谨慎仔细,包括特意选择了永远不可能成为婴儿的、无法存活的胚胎。但这种恐慌指出了风险的严重度及对于中国科学家是否应该接受与西方人相同伦理原则的关注。
12月初,来自美国、英国和中国的科学家将会在华盛顿的美国国家科学院会面,努力就编辑DNA编撰国际共识意见,其焦点是人类生殖细胞。Church参加了与中国和美国同行的一些预备会议。他说,这些讨论最重 要的部分并非指责中国是脱离道德者,而是迫切需要公众谈论并阐明指导方针,尤其是针对人类生殖细胞。“我认为中国和其他国家一样有责任感。我不会以任何方式描述中国存在问题。中国的科学家在大多数国家的法律系统中很好地完成工作,但我认为当时对于共识存在一些误解。我认为谈论它很重要。许多人都希望有机会来探讨这一问题——有时候你需要一件事来让它具有报道价值。”
尽管现在科学家们提供了一系列可以接受的观点,但本质分歧可能并不在东方和西方之间。9月,英国 FrancisCrick研究所的一位研究人员KathyNiakan向英国监管机构提交了一份申请“将新CRISPR‘基因组 编辑’技术用于人类胚胎”。“在Francis Crick研究所开展的研究工作将只是满足研究目的,不会开发临床应用。但从这一研究中获得的知识对于了解健康人类胚胎的发育机制将非常重要。”
同时,中国科学家们指出国家对于编辑DNA的伦理学在开展自己的内部讨论。
中国农业大学农业生物技术国家重点实验室遗传学家赵要风(Yaofeng Zhao)说,不管在华盛顿的会谈会产生什么结果,对于为实现农业和生物医药目的在实验室外推动CRISPR实验,中国也在努力解决自身的内部伦理和安全争论。“我认为当前对于基因改造存在不同的观点。即便在中国对这一问题也有不同的观点。一些普通民众对此感到恐惧。但对于大多数专业学者而言,我认为大多数科学家支持这类研究——我们需要为将来做些什么。”
与绒山羊专家屈雷不同,赵要风不认为定制肉将会很快被置于餐盘之上。“如果你想将遗传工程动物用于农业,你必须考虑公众的意见——他们是否能够接受?即便这一技术非常安全,你想让这类动物在农业中商业化还取决于许多因素。”曾有这样的先例:中国政府对转基因作物研究投入巨资,包括改良玉米、小麦和水稻,但由于民众强烈的阻挠延迟了商业化。
在一些领域科学的进展速度快于法规,有可能中国或其他国家的个别科学家或实验室会违背共识采取行动。在9月23日深圳国际生物技术峰会上,私营基因组学公司华大基因(BGI)宣布,将开始出售基因编辑 的微型猪作为宠物;这些小型猪最初是出于生物医学目的被构建出来。华大基因动物科学平台技术总监李勇(Yong Li)拒绝了此次针对这些猪的采访请求,但他过去曾告诉Nature他想要“评估市场”。(相比农业,宠物的管治较少,且不会供应国内市场)。一些中国科学家提出了明确反对。广州生物医药与健康研究院的赖良学说,他认为科学家“不应该使用CRISPR技术来构建具有特殊性状的宠物满足一些宠物主人的喜爱。”
赖良学自己的研究工作不涉及人类胚胎,但他对更大规模的辩论提出了自己的看法:如果可以首先解决安全和效率问题,他对未来治疗而非优生学的应用前景持开放态度。“在人类CRISPR可以用来纠正导致遗传病的突变,而不应该用来生成一些人可能喜欢的特殊性状。”其他一些利用CRISPR开展研究工作的科学家表达了相似的意见,但没有人预测在中国或其他地方未来的情况。黄军就说:“基因编辑在全世界都非常热门。”
Church说,公众对于所有强大新技术的争论都反映了公众原有的期望和恐惧。就CRISPR来说,包括人们期望能够消除遗传病,但又担心生育的商业化,富人比穷人拥有特权,以及最新的问题——中国的崛起。
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