导语：最近，中国科研人员关于改造人类胚胎基因的研究成果在国内外引发了不小的争议。究竟基因改造是 kaiyun 什么？这项技术经历了哪些发展历程？修改人类胚胎的基因为何会引起如此大的非议？本文作者将为您一一道来。

　　人类胚胎的显微镜照片。

　　摄影：Greg Dale, National Geographic Creative

　　撰文：Carl Zimmer

　　上周早些时候，中国的研究人员报告称，他们利用名为“CRISPR”的新技术对人类胚胎的基因进行了编辑。虽然这些胚胎不会长大成为基因改造人，但我官方下认为本周将会成为医学史上的关键时刻。David Cyranoski和Sara Reardon在今天的《自然新闻》中宣布了上述消息。本文整理了这项研究背后的故事：中国的科学家们究竟做了什么，又意味着什么？

　　如果基因突变正好发生在DNA的重要部分，就会产生大量遗传病，例如血友病、镰状细胞性贫血、囊性纤维化等等。正如2013年我在《大西洋月刊》上所写的，一种名为“进行性肌肉骨化症”的遗传病会导致患者长出第二副“骨架”，患者会特别痛苦。这种病是开云棋牌由于名为“ACVR1”的单个基因发生突变所致。该基因编码合成出来的蛋白质无法正常工作，从而引起人体内的一系列变化，结果就是患者受到挫伤后自愈时，整块肌肉会被新的骨骼代替。

　　就遗传病而言，在某些情况下，患者能够通过简单的改变来抵消许多症状，这点从他们的饮食就能看出来。在其他情况下，例如，血友病患者为了保持健康必须得服用常规剂量的药物。然而，类似进行性肌肉骨化症这样的遗传病则还没有有效的治疗方法。

　　数十年来，科学家们试图开发出新的方法来治疗遗传病，例如基因疗法。

　　人们对“基因疗法”这种叫法可能一点儿也不陌生。正如我在《连线》杂志中所写，基因疗法在上世纪90年代曾被大肆炒作。简单来讲，基因疗法就是移花接木：科研人员培养出了专门的病毒，用以装载有缺陷基因的正常版本。他们将这些病毒注入患者体内，病毒将正常基因释放到足够多的某些细胞之中，理论上来说，这样就能让患者再次恢复健康。

　　2000年左右的一项研究中，一位志愿者因为身体对注入的病毒发生强力免疫排异反应而死亡，基因疗法因此遭受打击。从那之后，研究基因疗法的人员找到了更安全也更有效的病毒。如今，基因疗法开始涌现在临床试验上。

　　然而，基因疗法的复苏并不一定意味着病毒就是用来治疗受损基因的最佳工具。比如说，或许你能移除基因中的变异DNA，并用正确的基因序列加以替代呢？

　　长期以来，上述问题一直只是深夜酒吧里的谈资和《星海迷航》中的剧情。没有人知道如何才能如此精确地对DNA进行操作。但在过去几年中，科学家们已经创造出了这种基因编辑工具，那就是CRISPR。

　　正如我在《量子杂志》中所写道的，许多人对CRISPR都还没有完整的概念。CRISPR实际上是细菌用来对抗病毒的一系列分子。细菌形成的分子能够抓住特定的DNA片段，并将之切除。不久，科学家就弄明白了细菌是如何利用CRISPR的，于是，他们也开始想要利用这个机制。

　　很快，他们就明白了自己能够做到。他们轻松合成了探针分子，用这些探针分子抓住任何细胞中的特定DNA片段。之后，再用酶切除掉这个片段。如果科学家提供了该DNA片段的不同版本，细胞就会将之拼接到其原本所对应的位置。

　　可以想象，将CRISPR释放到遗传病患者体内就能修复他们的基因。当然，这种治疗方法能否获得成功取决于两点：这些分子能否顺利进入需要修复细胞，以及它们剪切DNA的精确度。不过，某些在动物身上进行的早期实验表明，这种方法或许有一天也能应用于人类。

　　但是，如果你无需在修复受损DNA的比赛中苦等那么久呢？倘若受精卵中存在有缺陷的基因，你或许就能利用CRISPR来修复其错误。之后，这个受精卵将发育成为一个拥有正确基因的健康人类。

　　上个月，一个包含基因疗法和CRISPR领域先驱的顶尖科学家小组在发表于《科学》期刊上的论文中宣称，这可能是个糟糕的主意，“在批准将这项技术应用到人类身上之前，必须对它的安全隐患和疗效问题进行全面调查和认知。即便要使用，也只能用于临床试验，”

　　但与此同时，中国中山大学的黄军所领导的研究小组正在人类胚胎上试验CRISPR技术。据黄军称，因为伦理上的原因，《自然》和《科学》拒绝刊登他们的论文。所以，他们最后将研究成果刊登在了《蛋白质与细胞》上（顺带一提，这是开放存取期刊）。

　　这些科学家将CRISPR技术作为胚胎基因疗法加以测试。想象一下：一个β-珠蛋白基因发生突变的胚胎，最终会发育成一个患有β-地中海贫血的人类。有可能通过基因重写来治愈这个胚胎吗？

　　研究人员着手在人类胚胎上进行这项研究，但他们不想对能够完整发育成人的胚胎这么做。当治疗不孕不育的医生对卵子进行体外受精时，有时候会遇到两个精子同时与卵子结合的情况。这些“三原核受精卵”会像正常的胚胎那样进行分裂，但异常的基因集合会导致它们刚形成微小的细胞块时便停止发育。研究人员辩称，这使得三原核胚胎成为了研究CRISPR疗法的“理想模型系统”。

　　总之，研究人员对86个胚胎进行了操作，其中71个胚胎在研究期间存活。CRISPR只在其中部分胚胎中成功切除了DNA，而这些胚胎中又只有一部分的细胞将新版本的β-珠蛋白基因拼接成功。

　　该结果暴露出了两个大问题：

　　其一，CRISPR技术有时候会脱靶，在错误的位置嵌入DNA。这种脱靶不仅会导致治疗β-地中海贫血等疾病的失败，还会产生新的疾病。

　　其二，那些得到正确编辑的胚胎，实际上是健康细胞和患病细胞的混合物（因为可能只有部分细胞成功拼接正常基因片段）——这种情况被称为嵌合体。正如我在《纽约时报》所言，嵌合体会让医生非常头痛。如果治疗不孕不育的医生利用CRISPR技术来创造没有血友病的健康胚胎，他们需要通过挑选细胞进行细致检查的方法来加以确保。因此，来自嵌合体胚胎中的细胞会让医生对胚胎的整体状况产生误判。

　　作者在论文最后警告道，“在进行任何临床应用之前，都要对这类失误先进行深入调查。”

　　这次实验表现不佳，并不意味着将来的实验也会如此。这次研究中，CRISPR技术并没有表现出任何理论上的致命缺陷。人们有必要回忆一下克隆研究早期时的情形：克隆胚胎常常无法发育，成功出生的动物也常常患有严重的健康问题。如今，克隆技术已经大为改善，甚至在牲畜和宠物行业有了商业应用。不过，我们仍然不会去克隆人类——不是因为我们不能，而是因为我们选择不那么做。或许用不了太久，我们也需要在基因编辑胚胎上做出同样的抉择。

　　昨天，我在撰写这篇文章时联系了Jennifer Doudna。我曾在《量子杂志》上的那篇文章中介绍过她，Doudna就职于加州大学伯克利分校，是CRISPR技术的先驱，曾联合呼吁暂缓对人类生殖细胞进行CRISPR技术研究。今天早上，她回复我道：

　　虽然这项研究得到了广泛的关注，但它只是突显了一点：CRISPR技术还没有准备好进行人类生殖细胞方面的临床应用。在人们对这类应用的科学和伦理问题进行更广泛的社会讨论之前，要先搁置这项技术的实际应用。

　　（译者：红心之王）