基因编辑解密：全球首对基因编辑婴儿是福是祸

Aso

2018年年末，一个重磅消息让全世界措手不及——

原南方科技大学生物系副教授贺建奎宣布，世界上首例基因编辑婴儿在中国诞生。他们对人体胚胎进行了基因编辑，使这对双胞胎女婴对艾滋病先天免疫。

很多科学工作者谴责贺建奎不顾伦理底线，用人类的胚胎做实验。而绝大部分的读者一脸茫然：到底基因编辑是怎么做的？能达到什么样的效果？会有什么样的后果？

作为一名科研从业者，我已经接触基因编辑两年多。趁这个机会，我很乐意向大家解密基因编辑。

基因编辑，顾名思义，改造你的基因嘛。广义地说，是指在特定的基因位点进行改造。这并不算什么新的技术，早在20世纪70年代，基因工程师便可以做到。然而，当时的技术非常低效，想改造一个目标基因，往往改造到别的基因或者改成了不是期望的样子，过程还特别复杂。

近年来，一项新的基因工程技术诞生了，它的名字看上去像一串代号——CRISPR/Cas9。于是，就像从新手玩家升级到高级玩家一样，原来十分繁复的工作，变得更加方便和快捷，这也使得基因编辑领域“嗖”地飞速发展起来。

最早发现CRISPR/Cas9的是日本大阪大学中田实验室的科学家团队。1987年，他们发现大肠杆菌有一段29个碱基长的序列被5段32个碱基的序列给隔开了，这是不可思议的事，就好比在秦始皇兵马俑里面混进了几十个古埃及石像。当时他们公布了这个发现，但无法解释成因。

之后30年，科学家才慢慢解开了这个谜团。

原来，细菌有一套自我保护体系。病毒入侵细菌的时候，会释放一些DNA或者RNA片段，被感染的细菌获取了这些片段后，就会生成一些特异性的DNA片段与病毒的DNA/RNA结合。这些特异性片段长久地游离在细菌体内，成为一种“记忆”。当同一类病毒再度入侵的时候，细菌的“记忆”DNA可以很快与入侵的病毒结合，并通过一种叫作Cas9的内切酶，精准地切割病毒的DNA/RNA。中田实验室发现的那段未知序列，正是大肠杆菌切掉的外来病毒序列。你可以想象一下，秦国善于用某方阵进攻，第一次用这种方阵进攻楚军时，楚军大败。但是楚国谋士研究了这个方阵，当秦军第二次用此方阵进攻时，楚军易装成秦军，混入方阵中，精准地攻击其要害，方阵自然就破了。

CRISPR/Cas9技术正是受到细菌保护机制的启发，从而可以修改任何一段基因序列。首先，你只需要根據已知的目标基因序列，设计一个能与这段基因结合的靶向RNA，靶向RNA与Cas9结合精准切开需要改造的基因，然后插入提前设计好的DNA片段，这些片段能让这个基因不表达甚至表达其他基因。

既然是靶向RNA，那么当然有脱靶的可能性，并且这个可能性还很高！靶向RNA要与目标基因结合，必须保持极高的相似性。但是在实际操作中，哪怕靶向RNA与实际目标基因相似度不是那么高都可以结合并切开。哈佛大学学者在2013年发现即使结合点有5个碱基的错误，靶向RNA都能结合。而且在试验中，Cas9的浓度越高，脱靶效应越明显，这样就会造成本来是高度特异性的切割变得不是那么精准，有可能会切到完全不相关的基因上。而人类有20000—25000个基因，30亿个碱基对，一旦误切，要找到误切点，比大海捞针还要难。

你也许会好奇，婴儿被基因编辑之后能够对艾滋病免疫，这不是好事吗？未来如果能改写更多的基因，让人类变得更强大，这难道不值得高兴吗？

而现实是，用CRISPR/Cas9来改造胚胎和生殖细胞在很多国家是违法行为，因为它可能引发的后果与全人类息息相关。

首先，就是前面提到的不可预计的脱靶效应。有的基因会被误伤，胚胎可能早期就会死亡或者有生长障碍，这种情况可以通过筛查去除，但是有些潜在的误伤早期根本无法发现，一旦这个胚胎发育成为婴儿，可能会在某个时间出现疾病，犹如一颗定时炸弹。

其次，同一段DNA序列可能被多个基因公用，人体有很多基因的功能到目前还是未知数，如果切割去掉一个基因，看似只是改变了一段序列，但是有可能改变了多个未知基因，这样也会出现很多潜在的风险。

此外，基因编辑还有污染人类基因库的风险。人类的胚胎被基因改造，这些人的后代也会携带被改造的基因，进而污染了人类基因库，人类正常的进化路径就会偏离。也许胚胎基因编辑的初衷只是为了预防癌症或者其他疾病，但是一旦基因改造胚胎的大门开启，就会出现任何可能性，比如百毒不侵的人类、没有痛感的超人等，后果不堪设想。

当第一对基因编辑婴儿诞生，我们不应该急着去欢呼科技的伟大，而是要看到潜在的危险。当然了，基因编辑本身并没有错，基因编辑改造体细胞的基因已经被应用于临床试验中抵抗癌症，而且也不会影响到下一代。哪怕出现脱靶效应，或者被改造的基因还有别的未知功能，受影响的只是病人肿瘤附近的器官。这样的基因编辑应用，是值得提倡的。