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如何科学定制一款超级人类

2018年11月27日  来源:大象公会 作者: 提供人:Xiaotutuallin0_85......

文|徐子明

今天的爆炸性新闻称,第一个基因编辑宝宝在中国深圳某莆田系医院诞生,由于被敲除了一个基因片段,能天然抵抗HIV/AIDS。

这项研究违反了多少条相关法律法规和伦理规范,我们就不一一细数了。研究者绕开伦理审查,不顾安全风险,并且可能告诉了新生儿父母错误的信息,已经有数百位科学家站出来进行谴责。不过,更令人感兴趣的,是基因编辑技术用在人身上这件事情本身。

基因编辑本不是什么新鲜事。早在二十年前,科学家们就已经在使用基因编辑过的小鼠做各种使用。这项技术一旦放到人身上,看上去就颇为科幻:克隆人工厂、制造「变种人」、定制宝宝……

如果能定制宝宝,会有多少人愿意参与?望子成龙之心,人皆有之,别看网上专业人士骂声一片,相信很多父母应该还是对此技术感兴趣的。

能给自己定制出超级人类吗?基于已经发现的原理和技术,下面是一些常见问题的通俗解答。

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能造出不生病/不生某种病/不老不死的人吗?

得看这个「某种」病是哪种病。

单基因病,或者遗传机制相对确定的疾病,当然是有可能的,而且人们正在实施相关的研究。比如先天性黑蒙(LAC)的某几个类型,只涉及单一的基因突变,而且这个基因的影响范围又比较小,只在眼睛里的某个特定组织上表达出病理特征。在胚胎阶段将这个基因「改」回来是很有可能的,而且它能实实在在地减少一个盲人。现在,在发达国家,关于这样的技术应用有非常火热的探讨。

要是想不得心脏病/糖尿病/癌症这些更常见的疾病,不好意思,原理上就不可能。这些疾病只有很少一部分因素跟先天相关,更多地受到生活习惯、肥胖、年龄带来的自然老化影响。

能让你胡吃海塞、抽烟喝酒,然后还保证不生这些病的基因,是不存在的。

基因编辑也不太可能让你不老不死。人的身体总有不可替换的元器件,比如某些神经细胞,一旦形成,终生不变,寿命在70年左右。神经退行相关的老化——阿尔茨海默、帕金森等等,目前也是人类最大的未解之谜,甚至连病理还没研究出来。

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● 有关阿尔茨海默症,两大病理流派争论了三十年,但根据这两个理论开发出的药物无一有效

所以你的「超级人类」宝宝最终还是会生老病死。

能造出不用吃饭睡觉的人吗?

完全不吃饭不睡觉是不可能的,毕竟连车都要加油养护,人体总要从外界获取能量,也需要自我修复。再者说来,吃饭是拓展人脉的好机会,睡觉则是与伴侣交流感情的必需品。你确定你希望孩子不要这两样?

不过,减少睡眠时间的基因编辑,原理上是可行的。人们已经发现,DEC2基因的p.Tyr382His突变会让人变得不需要睡那么多,每天只睡六小时就基本上够了。

想要造一个钢铁侠/铁娘子出来的话,这款可以有。

能造出更聪明漂亮的人吗?

先说聪明。人的智能是极为复杂的复杂系统(不是病句),有多种衡量维度,逻辑思维、语言表达、记忆力、想象力、美感等等,都是智力的一部分。注意力、人格特质之类的因素也会影响到智力的表现。

基因不是单独工作的。它们就像人和人一样,会分工合作,形成一张庞大的合作网。有的基因身兼数职,也有的基因处在重要的位置上,是其他基因的「领导」。

科学家们的确发现了不少与智力有关的基因和基因位点,但这些基因大多不止作用于聪明的某一方面。它们之间如何互相影响、互相调控,生成了人复杂的智能,我们仅仅知道皮毛。

所以市面上的「天赋基因检测」都是不靠谱的,不要在这上面花冤枉钱。

漂亮更简单,实际上也更为复杂。简单之处在于,人脸的骨骼轮廓、瞳色发色这些关键因素基本上完全是基因决定的,而且只要20-80个参数,就可以进行基因模拟。现在这项技术已经被一些国家用于抓罪犯。

如果能精确编辑这些基因,理论上讲,你可以得到各种各样的宝宝。

复杂之处在于,漂亮是社会定义的,也是不断改变的。唐朝以胖为美,宋朝以瘦为美,前几年女明星还希望天圆地方,现在网红蛇精脸又成了时髦。万一你给宝宝定制的美/帅脸,在几十年后不幸过气了,请不要来找我们索赔。

能造出超级能打的「美国队长」吗?

「能打」也是个很复杂的事情。在运动能力中,耐力和爆发力往往是存在矛盾关系的,比如著名的ACTN3基因某个特定位点,如果携带C,爆发力会更强;如果两个都是T,则耐力会相对更强。

有很多跟运动能力相关的基因和位点已经被发现。定向地调整它们或许能取得一些效果,改变你肌肉中的微观结构、改变相关的代谢能力,进而提升你的运动能力。但另一方面,出生之后科学的训练也很重要,而且随着训练技术的发展,会越来越重要。

「美国队长」并不是一蹴而就的。

肌肉的发育也跟激素水平有关,但人为地改变基因进而改变激素水平,并不是一件安全的事。它可能会导致一些你不想要的负效果,比如秃顶(好吧……)和某些癌症的风险上升。

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● 一拳超人:「我秃了,也变强了。」

有可能定制出错吗?

以现在的技术看,出错几乎是一定的。

现在,包括今天下午新闻中的一对双胞胎,基因编辑普遍使用的技术叫CRISPR Cas9。它像是一把微小的剪子,能够剪接DNA序列的特定位置。这是一项非常强大好用的技术,但是由于各种因素的影响,它可不一定次次都剪对。

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● CCR5受体。这次新闻中被剪掉一截的,就是编码它的基因

剪错了地方,叫「脱靶」。目前,有很多技术可以排查CRISPR Case9的脱靶率到0.1%的精度范围,让中靶率达到99%以上。这样的精度已经非常了不起了,但放在人身上依然很危险。没剪到也就算了,万一剪坏了关键的基因,那不就惨了?

这也是新闻中的实验最后,仅一个被编辑的胚胎成功出生的重要原因。从贺建奎团队宣布的情况来看,只有44%的胚胎编辑有效,成功率连一半都不到。再算上胚胎植入到怀孕出生过程中失败的可能性,总成功率就更低了。

出错了会怎么样?

动物实验中,有些时候基因编辑出错了,动物依然能健康出生。但是,被剪坏了的基因是跟肿瘤相关的抑癌基因、修复基因、免疫基因。这就导致这些动物患肿瘤的风险大大上升。

如果放到人身上的话,这个风险你能接受吗?

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也有更稳定、更低风险的基因编辑技术。华西医院曾采用上图所示的锌指核酸酶技术,进行成人临床试验,但这项技术的适用范围依然有限。

用不用我太太把它生出来?

用。现在还做不到像科幻片里一样,用「培养罐」把它养大。

「培养罐」的技术叫人造子宫,其实是一系列技术,包括材料、人工羊水、支持系统、各种相关的生长因子等等,缺了哪一项都不行。现在这方面的研究已经有了一些进展,我们期待它能够进一步发展。

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● 美国费城儿童医院设计的一种人造子宫,将几只不足月的小羊养育了四个月,直到健康出生。研究发表于去年4月

能不能完全copy一个爱因斯坦?

单看基因遗传层面,理论上可能实现,但现在还不能。

人的遗传信息是由两部分构成的。一部分是爸妈各给一半的核DNA,也就是我们常说的「46条染色体」。另一部分则来源于母亲,来源于一个小小的细胞器:线粒体。

这也就是说,如果我们能找到爱因斯坦的基因组数据——比如说,他的一小块组织;以及他母系的线粒体遗传数据——可以从他母系中找一个女性,从她身上取一个卵细胞,我们就可以几乎100%地复制他胚胎的遗传信息。

组织中基因组比较完整的话,我们就直接将他的基因进行组装、修复,送进那个女性的卵细胞里,诱导成胚胎。如果保存得不太好,基因「碎了」,我们也可以先进行测序,然后通过基因组全合成,来「生造」一套他的染色体。

之所以说现在还不能,是因为目前基因组的合成、染色体的合成技术,还不能达到完全合成出一个人的全染色体组的地步。

科学家们现在差不多能合成一个酵母的染色体组,这已经是一大进步,因为酵母和我们一样,都是真核生物。

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● 直到今天,酵母染色体也只合成了一部分。这项研究发表于去年3月,有中国科学家参与。图片来自当期Science杂志,图中白色是酵母原有的,金色是人工合成的

利用这一系列技术,科学家不但可能能够「复刻」一个爱因斯坦,还打算复活一系列灭绝动物,比如猛犸象。

要花多少钱?

目前市面上完全没有这项服务,因此也没有通行的价格。

不过,做一次三代试管婴儿的价格,在国内大概在六七万到十几万不等。考虑到技术流程的相似性,我们估计,如果这个服务能安全上市,价格应该在二十几万。

参考各位父母给孩子买学区房、择校、培优、送出国的花费,这个钱真是零头。

不过话又说回来,连对转基因农作物都顾虑重重的中国父母,竟然能允许别人把自己孩子的基因写上一些,或者敲掉一段。也不知大家都是怎么想的。


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