李 偉

　　

 

　　利用CRISPR基因編輯技術(shù)對DNA進(jìn)行精準改造示意圖。 中國科學(xué)院動(dòng)物研究所供圖

　　不久前，醫學(xué)界的一個(gè)事件引發(fā)全球關(guān)注。美國一名6個(gè)月大、患有罕見(jiàn)病的嬰兒，成為全球首名接受個(gè)體化基因編輯療法的嬰兒。醫療團隊運用精準基因編輯技術(shù)，針對其基因缺陷實(shí)施定制化治療，成功治愈致命性遺傳疾病。這一里程碑式的成果，為缺乏有效治療手段的遺傳性疾病患者開(kāi)辟全新的診療路徑。目前的基因編輯技術(shù)發(fā)展到了什么階段，未來(lái)將幫助人類(lèi)解決哪些問(wèn)題?本期“瞰前沿”，我們一同走近基因編輯，看科技“神筆”如何改寫(xiě)生命密碼。

　　——編 者

　　基因編輯如同“分子剪刀”

　　精準刪除、插入或替換特定基因

　　基因是攜帶遺傳信息的DNA片段，它決定了生物的性狀特征?；蚓庉嫾夹g(shù)，就是對特定的基因進(jìn)行刪除、插入或替換，從而實(shí)現基因序列的定向改造。

　　打個(gè)比方，基因編輯技術(shù)像一支帶有精準便捷導航系統的“修正筆”。這支“修正筆”可以矯正和修改病變的、錯誤的基因。

　　人體的基因組有30億個(gè)堿基對，可以簡(jiǎn)單理解為人體是一本由30億個(gè)字符組成的書(shū)?；蚓庉嫾夹g(shù)可以快速精準地找到并修改特定字符。從發(fā)現遺傳規律到精準修改生命密碼，基因編輯技術(shù)正在改變著(zhù)人類(lèi)對生命的認知。

　　值得注意的是，大眾時(shí)常討論的“轉基因技術(shù)”，與“基因編輯技術(shù)”在原理應用上大不相同。

　　轉基因技術(shù)是將外源基因(如其他物種的基因)“跨界”導入目標生物體內。例如將抗蟲(chóng)基因導入棉花，讓棉花具備抗蟲(chóng)的能力。外源基因導入到生物體基因組的位置是隨機的，這就如同給房子(基因組)加裝一套新家具(轉基因)，隨機擺放可能會(huì )影響甚至破壞原有布局。

　　基因編輯技術(shù)則是對生物自身基因進(jìn)行“精準修改”，如同用“分子剪刀”刪除、插入或替換原有基因片段。它像對房子“重鋪水電管線(xiàn)”的精裝修工程，提升房屋的整體質(zhì)感，卻不破壞整體結構。

　　技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段

　　堿基編輯技術(shù)、引導編輯技術(shù)等精確高效

　　基因編輯技術(shù)的演進(jìn)，是一場(chǎng)解讀生命密碼的跨世紀接力。

　　19世紀60年代，孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)豌豆雜交實(shí)驗揭示了遺傳規律，開(kāi)啟了人類(lèi)理解遺傳現象的大門(mén)。1953年，沃森和克里克揭示了DNA的雙螺旋結構，使遺傳信息的編碼方式得以洞察。20世紀六七十年代，隨著(zhù)DNA重組技術(shù)的發(fā)展，基因編輯技術(shù)走向實(shí)踐。進(jìn)入21世紀，基因編輯技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段。2012年CRISPR基因編輯技術(shù)誕生，實(shí)現了前所未有的跨越。

　　CRISPR技術(shù)劃時(shí)代意義何在?簡(jiǎn)要地說(shuō)，這項技術(shù)為基因編輯領(lǐng)域提供了“GPS導航+精細手術(shù)”的雙重工具，不僅操作過(guò)程相對簡(jiǎn)便，成本也顯著(zhù)減少，極大地降低了基因編輯的技術(shù)門(mén)檻。

　　近年來(lái)，一系列更為精確、高效的基因編輯技術(shù)相繼問(wèn)世。“堿基編輯技術(shù)”能夠在不破壞DNA雙螺旋結構的前提下，實(shí)現對單個(gè)堿基的精確替換，為治療由單個(gè)堿基突變引發(fā)的遺傳性疾病提供了新的策略;“引導編輯技術(shù)”實(shí)現了對小段DNA的精確插入、刪除或替換，為構建復雜疾病模型、解析基因功能提供了更為靈活的工具;“逆轉座子技術(shù)”能夠將大段DNA有目的地整合到基因組中，為基因治療中引入功能性基因、修復缺失基因提供了更為穩健的載體方案……這些技術(shù)為生命科學(xué)研究提供了更為精細的操作工具，極大地促進(jìn)了基礎科學(xué)研究的突破和轉化醫學(xué)的發(fā)展。

　　應用場(chǎng)景不止醫學(xué)領(lǐng)域

　　培育新型水稻、制造生物燃料、稀缺藥物合成

　　當前，基因編輯技術(shù)正從實(shí)驗室內的理論研究與初步探索向實(shí)際應用場(chǎng)景轉化。

　　在醫學(xué)領(lǐng)域，基因編輯技術(shù)為遺傳病的治療提供了新的方法。地中海貧血癥是一種血紅蛋白異常的疾病，利用CRISPR基因編輯技術(shù)可以精準編輯患者的造血干細胞，恢復其血紅蛋白基因的正常表達，再將這些經(jīng)過(guò)編輯的干細胞回輸到患者體內。目前，全球已有部分患者通過(guò)這一創(chuàng )新療法實(shí)現了癥狀的顯著(zhù)緩解。在癌癥治療方面，基因編輯技術(shù)同樣展現出強大的實(shí)力。CAR—T(嵌合抗原受體T細胞)療法同樣可以利用基因編輯技術(shù)對患者的免疫細胞進(jìn)行基因改造，通過(guò)對T細胞的“分離—改造—擴增—回輸”等幾道程序，增強其對抗癌細胞的能力。

　　得益于基因編輯技術(shù)的演進(jìn)，科學(xué)家正在逐步揭示生命的奧秘?？茖W(xué)家們通過(guò)對小鼠的基因進(jìn)行精確編輯，模擬血友病、杜氏肌營(yíng)養不良等復雜疾病的發(fā)病過(guò)程。借助這些技術(shù)手段，研究人員可以深入觀(guān)察疾病的發(fā)展變化，進(jìn)而加速新藥的研發(fā)進(jìn)程，為攻克人類(lèi)頑疾提供重要的科學(xué)依據。

　　在農業(yè)領(lǐng)域，基因編輯技術(shù)同樣大有用處。通過(guò)基因組編輯技術(shù)與水稻雜種優(yōu)勢利用技術(shù)的結合，我國成功培育出新一代抗鎘超級稻。同樣的，通過(guò)編輯水稻中的感病基因，培育出能夠抵抗稻瘟病、白葉枯病等多種災害的新型水稻品種，為全球糧食安全提供了有力保障。

　　在生物制造領(lǐng)域，基因編輯技術(shù)是實(shí)現產(chǎn)量提升、成本降低、能耗減少的新型“催化劑”。在綠色生物燃料的生產(chǎn)過(guò)程中，對發(fā)酵菌中的酵母基因進(jìn)行精確改造，能夠更高效地將糖類(lèi)物質(zhì)轉換為乙醇，推動(dòng)生物燃料產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。在稀缺藥物合成方面，通過(guò)編輯微生物基因，在縮短實(shí)驗室生產(chǎn)周期的同時(shí)，顯著(zhù)降低了生產(chǎn)成本。

　　“生命劇本”不可輕言改寫(xiě)

　　嚴格設置邊界，規范醫學(xué)倫理

　　隨著(zhù)基因編輯技術(shù)應用的不斷深入，倫理規范是必須正視的問(wèn)題。相關(guān)爭議，主要聚焦在人類(lèi)生殖細胞的編輯上。

　　首先，在進(jìn)行基因編輯時(shí)，基因的遺傳性可能會(huì )永久改變人類(lèi)基因池，技術(shù)風(fēng)險的脫靶效應可能會(huì )危及后代健康，嚴重違背醫學(xué)倫理的風(fēng)險最小化原則。其次，不以治療為目的的非治療性基因增強可能加劇社會(huì )不公，威脅生物多樣性，導致技術(shù)優(yōu)生主義。最后，由于胚胎無(wú)法自主決定被修飾的遺傳特征，也挑戰了生命自決權倫理。

　　生命尊嚴、個(gè)體權利與社會(huì )公平是基因編輯技術(shù)發(fā)展的前提。人類(lèi)需在倫理共識基礎上，審慎釋放技術(shù)潛力，確保其真正服務(wù)于社會(huì )福祉。

　　為了不讓基因編輯技術(shù)誤入歧途，科學(xué)家們在使用這一技術(shù)時(shí)設置了嚴格的技術(shù)邊界：優(yōu)先發(fā)展不具遺傳性的體細胞編輯技術(shù)，以治療目的為主，禁止生殖細胞編輯臨床應用。通過(guò)國際協(xié)同監管與透明審查機制，防止倫理違規行為。搭建跨學(xué)科平臺，積極推動(dòng)公眾參與制定技術(shù)應用公約。

　　2024年7月，科技部發(fā)布了由國家科技倫理委員會(huì )醫學(xué)倫理分委員會(huì )研究編制的《人類(lèi)基因組編輯研究倫理指引》，回應人類(lèi)基因編輯技術(shù)研究與應用所面臨的倫理挑戰，規范人類(lèi)基因組編輯研究行為，促進(jìn)人類(lèi)基因組編輯研究健康發(fā)展。

　　從治愈頑疾到優(yōu)化作物，基因編輯技術(shù)——這支改寫(xiě)生命密碼的“神筆”證明：生命的劇本，并非不可改寫(xiě)。但這份改寫(xiě)“劇本”的能力，分量異常沉重。它要求我們懷揣對生命最深的敬畏，在希望與風(fēng)險、個(gè)體訴求與人類(lèi)未來(lái)之間，做出極其審慎的抉擇，確保每一步都尊重生命的尊嚴與公平。

　　(作者為中國科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員，本報記者喻思南采訪(fǎng)整理)

　　《 人民日報 》( 2025年07月05日 06 版)