33-基因编辑技术的原理是什么？

今年虽然还没过完，但几乎已经可以肯定，2018年最重大的一条科技新闻已经在11月26日中午诞生了，这就是世界上首例经过“基因编辑”的婴儿在中国出生。新闻的详细内容我不多说，因为铺天盖地的新闻实在是太多了，简单来说就是有一位叫贺建奎的中国生物学家修饰了一个受精卵的基因，也就是删除了某个基因序列，为什么要删除呢？因为此前的研究发现地球上有些人天生就缺少这个基因序列，而这些人能够对艾滋病免疫。这个受精卵最后发育成了一对双胞胎，已经顺利出生了。

有些吃瓜群众可能第一眼看到这个新闻，而且又是规格很高的官媒人民网首发，或许会觉得是不是又是一个诺奖级的成就在中国诞生了。说实话，如果我是第一时间只看到人民网的新闻标题“世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿在中国诞生”，我的第一反应也是官方高调宣传我国的高科技成就，并不会有更多的想法。因为我和大家一样，也只不过是一个普通的科学爱好者，并不是生物学领域的专业人士，并不能立即想到一些更深远的东西。可是，这条新闻马上就以核弹级的当量在整个社交圈炸开了。

为了让你感受一下这条新闻在生物学以及医学这个领域的爆炸威力，我摘录一些媒体的信息给你念一下：

知名的科普自媒体知识分子发表百余位科学家联合签名的联署声明，这项所谓研究的生物医学伦理审查形同虚设，直接进行人体试验，只能用疯狂来形容，我作为一名生物医学科研工作者，坚决反对！！！强烈谴责！！！

知名癌症科普人菠萝因子发文说：这对所有人而言，都是晴天霹雳。肯定有人要倒霉，不是他们，就是我们。这件事情击穿了基本道德底线，潘多拉魔盒已经开启。

知名的疫苗科普人陶医生发文说：我预测，这件事将在 24 小时后引爆全球，中国政府将发表声明，联合国可能召集紧急会议，出台对人类自身转基因研究的严格限制法规。

知乎热榜上有大V评论说：这是历史性的突破，只不过，这次突破的，是人类伦理的底线。

得到上的生物医学科普人王立铭教授紧急发文，为什么基因编辑婴儿在今天不可原谅？今天是一个注定要载入人类历史的日子，这是对人类科学尊严和科学精神的践踏。

我看到的最有创意的一条评论是来自公众号陌上美国的：潘多拉的盒子被打开，中国经历了自己科学史上的9·11，但是，开飞机的却是自己人。

像上面我念的这样非常激烈的评论铺天盖地，几乎充斥了我手机上的信息流，除了我自家的亲戚微信群依然在转发着各种养生知识和心灵鸡汤外，其他所有的群都在讨论这条新闻，而且几乎是完全一边倒地反对。

卷入这次新闻风暴的南方科技大学，也是第一时间发表声明，说贺建奎教授已经在今年2月1日就停薪留职了，这项研究与本大学无关，完全不知情。

而我的微信，不论是大号小号，都不断地有人at我，想听我的观点。

其实我的老听众应该知道，我的职业操守是尽量给大家提供经过我查证的真实信息，尽可能少地表达我个人的浅见。所以，关于这件事情，我想我还是先从科普的角度入手，先给你提供一些真实准确的背景知识，一切观点都应该建立在事实之上。

首先，很多人都看不懂这条新闻中被频繁提到的基因编辑技术CRISPR-cas9以及脱靶到底是什么意思。我前段时间刚好看过王立铭教授的科普书《上帝的手术刀》，对这个还有点印象，这次又查了一些相关资料，询问了专家团中的一些专家。虽然比较复杂，细节我也没完全搞明白，但大致说来是这样的：

科学家们很早就发现，在某些细菌的DNA中有一些很有趣的基因序列，怎么个有趣呢？就是有一些固定编码的基因序列，会间隔着重复出现。所谓基因序列，最通俗的比喻就是相当于由1、2、3、4这四个数字组成的一串密码。比如说，有一串密码是113324，科学家们发现，在一些细菌中，这串113324的编码会间隔着重复出现，而且这还不是罕见现象，很普遍。这种现象就被命名为CRISPR，当然是一串英文首字母的缩写，意思就是：常间回文重复序列丛集关联蛋白系统。然后到了上世纪九十年代，科学家们通过对基因序列数据库的比对，又发现了更加有意思的一个现象，某个细菌中的这些CRISPR居然和某个病毒的基因序列完全一致。科学家们不仅就猜测，这恐怕不是巧合吧，会不会是这些病毒把自己的基因序列给植入到了细菌中呢？但这个想法违背了当时生物学界的一些共识的，过去我们一直认为，生物的基因都是靠自身的突变，再加上自然选择的力量，一点点演化到今天的，也就是说，生物的基因是无法从外部获得的。

基因序列可以从外部获得的这个猜想终于在 2007 年得到了完美证明。这下科学家们来劲了，为啥？这说明基因编辑就有可能了啊。说明DNA长链可以从中间剪断，然后插入一段新的基因，再接回去，这么折腾完了，细胞还不会死掉。这不就是给DNA做手术嘛。

再下来，科学家们就是要找到病毒把基因序列植入细菌的原理，换句话说，就是要找到给DNA做手术的手术刀到底是什么？这把手术刀被找到了，就是一种叫做 cas的核酸酶，也叫cas蛋白。这种蛋白其实是细菌用来抵御病毒的免疫系统的关键部分，它可以通过自身绑定的基因序列识别出病毒的基因，然后这种蛋白就会像一把大剪刀一样，把病毒的基因序列给咔嚓了，那病毒自然就失去了感染能力嘛。这种cas蛋白有很多种类型，其中的9号被发现最好用，这就是cas9，所以，所谓cas9，你通俗的理解就是9号大剪刀，这把剪刀就是基因剪刀中的战斗机，最能打。

好了，讲到这里，你应该明白了新闻中提到的CRISPR-cas9基因编辑技术的原理了，这两个英文缩写拼在一起还没有个正式中文叫法，用我的话说，就是，用9号手术刀编辑特定基因序列。而那个需要被编辑的基因，有可能是直接剪掉，也有可能是替换成其他基因，这个基因序列就被称为标靶，那新闻中说的脱靶脱靶，就是没有剪到标靶基因。有两种后果，一种是啥也没剪下来，还有一种后果就是把其他非标靶基因给剪掉了。

那么，这次基因编辑婴儿的大致过程是怎样的呢？这个过程还没有被公开，我询问了相关领域的专家，他们猜测，大致应该是这样一个过程：

第一步：先分离出那个与艾滋病相关的目标基因序列。第二步：得到父母的受精卵。第三步：将cas9 蛋白与第一步的基因序列混和。第四步：把混和物质注入受精卵。第五步：等待奇妙的cas9蛋白把受精卵中的DNA那段目标基因序列给咔嚓掉，再等待DNA自我修复重组，也就是被剪开的两端再各自长回来。第六步：确认上面一步成功后，将受精卵取出，在体外发育到胚胎阶段，再注入母体子宫。好了，后面的事情就是等待宝宝出生了，现在根据媒体的报道，已经完成了所有阶段，双胞胎宝宝都顺利出生了。

几位专家都认为，以上这个过程在生物学发展到今天这个时代，基本上没有什么技术含量，世界上的绝大多数实验室都能做，我看网上还有一些生物学家说，这个只是一个有没有胆子去做的问题，从技术上说，让一个中学生培训几周，就能做了，这个说法可能有点夸张，但技术含量并不高这一点是可以肯定的。所以，这件事情，在科技含量上就失去了讨论的价值，这也是为什么你们看到的几乎所有新闻评论都关注在科学伦理这个点上。

目前看到的所有新闻评论几乎是一边倒的谴责，多激烈的话都能找到。但我是这样一个人，对于任何一个事实的观点，我总是习惯性地要去找正反两方的观点，不找到一些相反的观点，我总是会觉得欠缺点什么。在暴风雨般的反对声中，我还是发现了几个温和的声音，

比如，微博上的大V，《三联生活周刊》的特约撰稿土摩托的评论是：我不觉得这里面有什么伦理问题，伦理是一个漏水的筐，什么都可以往里装，觉得不合适了就让水漏掉，这样的事情以前发生过太多次了，天主教还觉得人工授精有伦理问题呢。但是这个实验还是有点早了，可能对这两个孩子不太公平。

疫苗与科普达人陶医生说：很多人质疑，这次的转基因技术应用，并非用于治疗重疾，且存在不可知风险（甚至可能污染人类基因池），因此是弊远远大于利，属于严重践踏医学伦理，必须被严惩。我不支持不反对上述观点，我只想指出一个事实。前不久，诺华公司治疗脊髓性肌萎缩的基因疗法上市，原理是使用一种载体病毒将正常基因导入神经细胞，而这次的免疫艾滋病的转基因技术原理则是将缺陷基因从细胞中剔除。在脊髓性肌萎缩的基因疗法临床试验时，第1个被注射这种载体病毒的患者，和首例被剔除缺陷基因的婴儿，一样面临无法预知的风险。不一样的只是，前者是死马当活马医，后者是易感艾滋病的健康者。所谓的巨大争议只是：为了治病使用风险未知的转基因技术，大家可以接受；为了预防疾病而使用该技术，大家无法接受。然而，预防疾病难道不比治疗疾病更重要？难道不是健康的更高境界？苛责高境界的预防方案，接受低境界的治疗方案，这在逻辑上有点矛盾吧。

看了正反两方面的评论，我觉得我很有必要搞清楚一个事实，那就是，这次基因编辑婴儿到底有没有可能成为“超人”或者“怪胎”？人类的基因池被污染的可能性有多大？

过程不再赘言，我把我调研的结论告诉大家：

1. 这次基因编辑的目标仅仅是敲掉某个特定的基因序列，没有涉及到修改或者替换其他基因。因此，有些媒体报道的“转基因人”，这个是夸大其词的，只能算是“基因修饰人”。

2. 脱靶的风险确实存在，后果有两种：一是根本没有把目标基因给敲掉。二是敲掉了不该敲掉的基因。前一种无需讨论，就跟什么事也没发生一样。后一种的后果是有可能让这个孩子患上某种未知的可遗传的罕见病。所以，肯定不会是超人。而如果有一个很小的基因序列缺失，也不会让孩子成为一个怪胎，而且孩子据报道已经顺利出生，事实上也没有成为怪胎。

3. 现在的技术已经能在胚胎发育过程中对基因全序列进行测序，而且技术上也比较成熟。也就是说，是可以比较有把握地在孩子发育成人之前，就确认这个孩子是否存在比较明显的基因缺陷。那新闻中的孩子到底有没有比较明显的其他基因缺陷呢，目前资料不足，还无法确认。我估计，今后全世界的目光都集中在这两个孩子身上，那么估计他们的基因会被全世界不同的机构反复测序的，我想，以现在的技术，应该能把这两个孩子的基因给查个底朝天的。

好了，讲到这里，估计该有些听众迫不及待的要打断我，说我说了半天要么是事实陈述，要么就是别人的观点，你自己到底有什么观点没。

嗯，我个人的一点浅见是：

1. 坚决反对贺建奎教授进行的这次人体试验，原因是人类还没有做好心理准备，他违背了科学共同体应当遵守的一些基本原则。强烈谴责深圳和美妇儿科医院医学伦理委员会的轻率决定。

2. 我支持在监管下的基因编辑技术的研究与开发，就在前不久的 11月12日，由中山大学广东省舆情大数据分析与仿真重点实验室团队完成的《中国公众对基因编辑技术的认知与态度研究报告》的发布，超过6成的公众支持，我也站在大多数人这一边。

3. 既然这件事情已经以一种核爆的方式走入了公众视野，就请相信科学界有能力防止人类的基因池受到这次事件的污染。

4. 希望公众把讨论的焦点转移到该如何对待这两个刚刚出生的婴儿身上。毕竟已经发生的事实无法改变，两个小生命已经来到这个世界。他们未来是否有生育权？是否有正常人一样生活、成长的权利，而不用遵守额外的预防性特殊规定？是否有权拒绝科学界对他们没完没了的取样研究？他们是否会受到歧视？国家是否需要为他们的诞生而专门立法？我想，以上这些问题或许更值得讨论。