“基因编辑婴儿”舆论风波：为什么科学界都在谴责？
发布日期：2018-11-28 16:31:05 浏览量：
寄生于细菌等微生物者，称为细菌病毒，即噬菌体;其寄生于植物者，称为植物病毒;其寄生于动物者，称为动物病毒。
第一种、第二种基因疾病是细胞自身基因突变导致的，治疗这两种疾病最直接的方法就是把细胞中突变了的基因改回正常的基因编码。这种修改基因编码的技术叫做“基因编辑”技术。巧合的是，最有效的基因编辑技术来自于细菌抵御病毒的防御机制。
3、基因编辑技术
基因编辑技术早在1970年代就出现了，过去的做法是人工修改靶点基因，但是这些的方法要么耗时太长，以年为单位，要么操作起来太复杂。以前科学家必须把基因编辑委托给专业的生物公司来完成，所以长久以来，很少有科学家会把它应用于实验室或临床。
随着这几年基因测序的成本越来越低，科学家发现了一种普遍存在于细菌和古细菌中的，叫做CRISPR-Cas系统的病毒防御机制，而且通过科学家的改造，CRISPR-Cas系统变成了人类控制基因的最有利工具。
CRISPR技术使基因编辑的时间从以年为单位缩短到几天，成本降到原来的1%，几乎是一夜之间，有大量的资本和创业者涌入了基因编辑领域，从2016年第一家CRISPR技术公司上市以来，已经有多家同类公司上市。而且CRISPR技术的发明人也成为了这场基因革命中最大的赢家。
那么什么是CRISPR技术呢?
长久以来，噬菌体和细菌一直在进行攻防战，噬菌体入侵细菌的方式，是让自己的基因侵入到细菌的细胞核里，细胞核里有细胞的DNA和各种酶，原本是细胞的复制工厂，但是噬菌体侵入细胞核后会利用细胞核的生产能力复制自己，直到复制出数以百万计的新噬菌体、榨干了细菌的所有营养，然后破开细菌，向外扩散。
然而科学家们发现，在噬菌体肆虐并且杀死大多数细菌以后，有少部分细菌会幸存下来，而这些幸存下来的细菌体内会对之前肆虐的病毒产生抗性，对这些细菌进行基因组分析后发现，这些细菌的DNA上有一种奇怪的基因序列，这种基因序列是成簇的、规律性间隔的、短回文重复，简称CRISPR。在CRISPR里保存着噬菌体的DNA信息，而把这些序列整合到新的细菌的CRISPR里，会使新细菌也对噬菌体产生抗性。
CRISPR-Cas系统分为两部分，一部分是DNA的Cas序列，这段序列用来生成和CRISPR系统有关的一系列酶，目前发现的Cas系列酶一共有Cas1~Cas13这13种，都是用来配合CRISPR-Cas系统工作的。另一段是CRISPR序列，这段序列可以想象成细胞的疫苗接种本。
当有病毒DNA进入到细菌内部的时候，系统会进行两步操作。
第一步，记录病毒DNA片段。细胞的Cas1和Cas2酶会发现入侵细胞的病毒DNA，然后截取其中的一段DNA片段，并在其他酶的帮助下把病毒的DNA片段插入到CRISPR序列里。
第二步，细胞制造自己的防御武器来抵御病毒入侵。CRISPR-Cas系统有三种方式制造武器，叫做TypeⅠ、Ⅱ、Ⅲ，目前研究最成熟、应用最广泛的是属于Type2类型的CRISPR-Cas9系统，也就是CRISPR和Cas9酶互相配合的系统。
在CRISPR-Cas9系统中，细胞会根据CRISPR上记录的病毒DNA编码生成两条RNA，一条叫crRNA，另一条叫tracrRNA。
这两条RNA会和一种叫做Cas9的酶结合，这就构成了细胞的防御武器。
在这个武器里，包含两个部分：钥匙和剪子。crRNA和tracrRNA组合在一起，相当于一把钥匙，因为生成这把钥匙的遗传信息来源于CRISPR上的病毒DNA片段，所以只有再次入侵细胞的病毒DNA才能匹配这把钥匙。
Cas9会抓着这把钥匙，在细胞里寻找和这钥匙匹配的病毒DNA，然后Cas9就会像剪子一样，把这段病毒DNA给剪断，把病毒DNA破坏掉，从而使病毒失去作用。
CRISPR-Cas9系统的强大源于CRISPR基座转录出的RNA，这两段RNA只有发现匹配的DNA编码，才会精准地进行剪切。
这就是原始的CRISPR-Cas9系统机制。
2012年，加州大学伯克利分校的结构生物学家詹妮弗-杜德纳(JenniferDoudna)和瑞典于默奥大学的埃马纽埃尔-卡彭蒂耶(EmmanuelleCharpentier)联合小组成功对CRISPR-Cas9系统进行了改造，将tracrRNA和crRNA利用基因工程整合为一条链，称为单链引导RNA(singleguideRNA，sgRNA)。只要控制sgRNA，就可以使Cas9在细胞DNA的任意指定位置制造断裂，然后再利用细胞的自我修复能力，就能实现对细胞DNA的删除、添加或修改命令。
比如，把黑色小老鼠表达黑色毛发的基因片段剪切掉，同时植入表达白色毛发的基因片段，细胞就会通过自然愈合过程将新的白色毛发基因重新附着在对应的位置上。
因为CRISPR技术简单易用性，基因编辑的时间从以年为单位缩短到几天，成本降到原来的1%，甚至受过训练的大学生都能操作，人类第一次掌握如此强大的基因编辑工具，从此基因编辑技术进入爆发式增长阶段。
2016年，Editas成为首家CRISPR技术上市公司，这家公司由MIT华裔科学家张峰和詹妮弗·杜德纳创办，之前已经提到过詹妮弗·杜德纳，张峰也是CRISPR技术的先驱，2013年时张峰团队曾首次在人体细胞内成功利用CRISPR-Cas系统实现基因编辑，不过后来詹妮弗·杜德纳完全退出了这家公司。
在不久后詹妮弗·杜德纳自己创办的IntelliaTherapeutics也成功上市。截至2018年，短短两年间就诞生了6家CRISPR技术上市公司。
目前CRISPR技术仍有许多问题亟待解决，但是也有了很多突破性的研究成果，比如2017年有科学家宣布，已经成功利用CIRSPR技术去除掉感染艾滋病毒的大白鼠体内50%的艾滋病毒。
4、基因编辑技术的潜在风险
让我们回顾那条消息，世界上首例艾滋病免疫婴儿在中国诞生，这项手术敲除了受精卵的CCR5基因，而CCR5基因是HIV病毒入侵机体细胞的主要辅助受体之一。此前资料显示，在北欧人群里面有约10%的人天然存在CCR5基因缺失。拥有这种突变的人，能够关闭致病力最强的HIV病毒感染大门，使病毒无法入侵人体细胞，即有可能天然免疫HIV病毒。
