對話基因編輯前沿科技：為生命科學敲代碼，引其向善

每經記者 可楊    每經編輯 張海妮    

為農業增收、給蚊子絕育、豬心臟器官移植……這些看似毫不相干的場景共同指向一項極具顛覆性、同時又備受爭議的技術：基因編輯。

北京大學基因組編輯研究中心主任魏文勝將基因編輯技術比作生命科學的代碼，“其實我們所有的生命細胞都是被編碼的，它最底層的遺傳信息其實由四個字母組成，就是ATCG。我們編的是什么？是它的排列組合。”

ATCG——腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G），地球上所有生命的遺傳信息都儲存在四種關鍵的化學物質中。

搜索、定位、剪切、敲除、復制、寫入、覆蓋……聽起來像是操作電腦時使用的工具，在基因編輯中同樣存在。中國科學院遺傳與發育生物學研究所基因組編輯中心主任高彩霞解釋道，基因編輯涉及兩個主要模塊：第一個模塊如同我們的GPS或搜索功能，能夠在一段較長的基因序列中迅速定位到特定的基因位點。一旦定位準確，便會啟動第二個模塊，即編輯模塊，進行精確的修改。這個過程類似于使用橡皮擦進行修改，然后使用鉛筆進行書寫。

基因編輯如何顛覆農業，又如何拯救生命？如何引導其向善？在央視財經頻道《對話》欄目的節目錄制現場，《每日經濟新聞》記者注意到，中國科學院遺傳與發育生物學研究所基因組編輯中心主任高彩霞，北京大學基因組編輯研究中心主任、昌平實驗室領銜科學家魏文勝，夏爾巴投資創始管理合伙人蔡大慶，山東舜豐生物科學技術有限公司總經理張輝，上海邦耀生物科技有限公司首席執行官鄭彪，中國作物學會副理事長、翔天科技股份有限公司總裁毛長青，齊聚一堂，從餐桌到生命健康，共同尋路基因編輯未來發展的共識。

顛覆農業生產邏輯前，基因編輯食物何時上餐桌？

4月28日，農業農村部發布《2023年農業用基因編輯生物安全證書（生產應用）批準清單》。這是全國首個植物基因編輯安全證書，其中包含許多常常出現在餐桌上的農作物。這是我國基因編輯在農業領域的標志性事件。

在節目現場，張輝展示了一款“高油酸大豆”，這是今年4月份拿到基因編輯生物安全證書的產品之一。從外觀上看，這款大豆和普通大豆沒有區別，但其油酸含量明顯高于普通大豆。通過基因編輯技術，這款大豆的油酸含量從普通大豆的20%提升至80%。他展示的另一個番茄品種為“高GABA番茄”。GABA，全稱為γ－氨基丁酸，是一種具有降血壓和緩解焦慮作用的營養成分。

運用基因編輯技術，可以讓一些食物中的營養物質含量明顯提升，但這是否意味著這類物質能夠獲得消費者歡迎？

此前，加拿大的科學家們通過基因編輯技術成功創造了一種名為“環保豬”的新物種，其糞便中的含磷量降低了75%，在保護環境方面起到了巨大作用。然而，消費者卻不愿意讓這樣的豬肉上餐桌，最終，全球最后一頭環保豬被安樂死。

面對新技術的產物，人們的擔憂和疑慮往往多于支持和認可。國內的消費者又會否愿意接受此類基因編輯技術的產物？

對于這個問題，高彩霞并不擔心，她用一些常見的食物舉例：“油菜有一種天然的突變體，它就是高油酸的油菜，其實道理和這（基因編輯技術）是一樣的，是同一個基因被敲除了，（但油菜）是天然獲得的突變體；這個（基因編輯）是我們人工獲得的。動作是完全一樣的，品質上（是）不會有改變的。”

基因編輯未來將會顛覆，或者說正在顛覆人類傳統的農業生產邏輯。這種顛覆性的前景引發了一種可能的想象力，即未來人類可能會拓展更多的可食用物種。

羽扇豆，即平時所說的魯冰花，高彩霞用它舉例。羽扇豆的蛋白質和膳食纖維含量極高，但其本身含有有害的生物堿。通過基因編輯技術，對生物堿合成途徑的相關基因進行改造，可以去除有害生物堿成分。這樣，羽扇豆便能變廢為寶，成為一種優質蛋白質的補充來源。鑒于我國對蛋白質的需求較大，羽扇豆的應用也能成為蛋白質的一種補充。

經過基因編輯的這些食物進入到人體之后，會不會對身體產生副作用？

魏文勝認為，公眾對任何一個新產品產生安全方面的擔憂或疑慮，都非常正常。但是他想強調的是，現下大家更多的擔心是對概念和名詞的擔心。“打個比方，大家認為只要是天然的就是好的。蛇毒是天然的，但是它可以毒死人對不對？我們其實還是要回歸到事情本身。比如說我們新的產品、新的作物出來以后，它依然需要經過安全的評估。”

高彩霞指出，農業農村部對基因編輯產品的監管制度十分規范，生長條件、田間釋放、營養成分等各個環節都經過了嚴格的監控。只有經過國家或農業農村部確認無問題后，才會頒發安全證書。

破解疾病的底層密碼

“我們經常說的‘未被解決的醫學難題’，（有一些是）底層密碼出的問題，如果不從密碼這個層面來修改，是解決不了問題的。”魏文勝在節目中提到。  

在基因編輯技術的廣泛應用場景中，除了植物領域，另一個備受關注的毫無疑問就是醫療。

鄭彪介紹，基因編輯作為一種新興的生物醫療手段，有非常突出的革命性突破。這種技術的出現，使得原本醫生都束手無策的疾病得以治愈。

在中國，中重度地中海貧血病人達30萬人，基因攜帶者有3000萬人。

鄭彪透露，過去，對于地中海貧血病的傳統治療方法是輸血。一般來說，有輸血依賴的重度地中海貧血病人，大約每4周需要輸一次血。一個體重40公斤的病人，一年需要8000毫升的血，但是即使病人接受規范的輸血，也只有一半的病人能夠活過35歲。

如何治好這種病？“直接用基因編輯把這個疾病基因給它改過來。”鄭彪介紹，地中海貧血病是因為基因發生了突變，使得病人產生正常的血紅蛋白出現問題，因此產生的紅細胞非常少，修改之后就回歸正常了。

目前，這項研究正處在臨床一期。

就像粗心的程序員有可能敲錯代碼導致宕機一樣，如同編寫生命代碼的基因編輯技術是否有可能出現差錯，一不小心敲錯基因代碼？

高彩霞談到：“（有人會問）做基因編輯，工具箱里那么多工具都有了，不就夠了嗎？那為啥（研究人員）還努力地干著呢？其實是在追求極致、完美和精準。”

鄭彪提到，基因編輯很大的問題就是脫靶。“任何事情都不可能完美。我們現在要窮盡我們所有的手段，不能讓完美來扼殺（技術的）優越。”

魏文勝的觀點則是，任何一個技術都有風險，基因編輯也會面臨各種各樣的風險。而研究者的上限其實是基礎研究，“它（基礎研究）是我們（的）‘天花板’，（決定了）我們對疾病機理的了解有多深入、有多到位”。

而伴隨著一些新技術的出現與迭代，科學家們對于基因編輯技術的“極致追求”，也會獲得更多輔助。

比如人工智能。

高彩霞以早衰病舉例，只需將基因中的T字母變為C字母，便能成功治療該病。自2016年該技術研發問世以來，全球科學家所使用的脫氨酶不超過10種。然而，借助人工智能和AlphaFold（注：基于人工智能預測蛋白質結構的技術）對蛋白進行精準預測后，科學家們迅速發現了5個全新的家族、共計58個新的有功能的脫氨酶。

隨著基因編輯技術的不斷進步和日臻完善，它又能否為攻克癌癥等棘手的疾病帶來曙光？

魏文勝認為，在治療癌癥層面，基因編輯有非常廣闊的應用前景，但是他同時強調，不應該認為或者指望基因編輯包打天下。

魏文勝進一步表示，將腫瘤或癌癥的治療作為典型案例，其發病機制呈現高度的復雜性，各種癌癥和腫瘤之間存在顯著差異，治療方式不盡相同。就目前而言，基因編輯技術更多是起到輔助和加快現有治療方式的創新作用。例如，促進新藥靶點的發現?；贑RISPR技術，開展高通量功能基因組學研究，通過對基因進行突變，建立因果關系，進而迅速明確病因所在。“當知道毛病（在哪里）以后，解決問題的時候，基因編輯可能會是你的選擇。但也可能不是你的選擇——小分子化合物或者這個大分子抗體的藥物，甚至細胞的療法都可以（作為選擇）。”

再度站上風口：風起于青萍之末

科研領域的研究進展如火如荼，在產業的落地方面，現在還面臨什么樣的挑戰？

在農業領域，毛長青坦言，從商業的角度來講，目前，有很多技術的商業模式可能未必成熟，特別像面對基因編輯的新產品時，社會的認知變化也需要一個過程，所以這個市場未必完全成熟。

高彩霞補充道，在真正實現對農業領域的顛覆之前，基礎研究其實是更難的一部分。基因編輯可能是一種顛覆性的技術，但到底能顛覆到什么程度取決于基礎科研的突破。“因為首先得知道要改哪個基因，如果科學家們或者做基礎研究的科學家們沒有把這塊研究好，我覺得也顛覆不起來。”

而在醫療領域，事實上，基因編輯療法并不是新鮮事。

早在上個世紀末，通過修改患者基因治療遺傳病的基因療法就曾成為“風口”。1990年，世界首例基因療法獲得成功，一個患有免疫缺陷疾病的4歲女孩在治療后病情顯著好轉，開啟了人們對基因療法長達十年的追捧。而在1999年，一名患者在治療中出現不良反應，最終死于肝功能衰竭，讓對基因療法的研究陷入低谷。人們開始重新審視、反思基因療法的安全性和有效性。

2023年11月，全球首款CRISPR基因編輯療法在英國獲批上市，成為基因編輯產業應用的一項里程碑。如今，基因編輯療法又開始進入人們的視野。

這一次，風口又會持續多久？

魏文勝覺得，風口都會過去，但是風基本上不會停。人們更早期掌握的技術，特別是生物技術領域，如重組DNA等各項技術，至今仍被越來越廣泛地應用。

蔡大慶則表示，任何一項生物技術初現時，都會展現出強大的生命力，正如CRISPR基因編輯技術所引發的廣泛關注。隨后，大量人才和資本的涌入會導致該領域出現一定的泡沫，類似于互聯網行業的發展歷程。但人們回頭看，互聯網所推動的社會進步仍然令人欣喜。

在生物制藥技術領域，蔡大慶認為，單克隆技術在1984年獲得諾貝爾獎，其后發展成一個規模超過萬億元的龐大產業，這個行業也經歷了起起伏伏的發展歷程。而基因編輯技術經過了讀、改、寫三個階段：讀，指基因測序，已經催生了一個巨大的產業；改，則是基因編輯和基因治療，正方興未艾；而合成生物學等基因合成技術，則是“寫”這一階段的代表，同樣具有巨大的產業發展前景。以CRISPR技術為例，它正處于崛起的初期，預示著未來充滿生機與活力。

“現在我看像CRISPR的這樣一個技術，它只是‘風起于青萍之末’，往前走是非常具有生命力的。”蔡大慶最后表示。

向惡的風險？基因編輯技術的爭議面

科幻作家往往具有更豐富的想象力?；蚩梢跃庉嫞部梢詣撛?，在某個科幻故事中，曾基于此設定有人就針對特定的基因族群開發了一個足以使其團滅的精準武器，這是否是潛在的隱患？

魏文勝表示，這在實驗方面，其實已經被實現?；蝌寗蛹夹g能夠在短時間內改變小的群體。例如，改變蚊蟲群體的性別構成。他認為，不能簡單地將這種技術或工具污名化，所有的惡行，實際上都是出自使用它的人。因此，人們不能僅僅在技術范疇內進行討論，更需要從社會、法律和政府監管的角度出發，對人的行為進行監管和規范。

隨著基因編輯技術的發展，人們也開始擔心，未來基因編輯技術是否會導致“優生論”重現？

對于技術上的可行性，高彩霞并不否認。“不是不可行的，也可以做得到的。但是現在能不能這么做，我覺得這個確實（需要）有一個規范。”

魏文勝強調，對于任何一個基因或性狀，人們的認知都存在局限性。人體內30億對的堿基對中，大量序列的功能仍在不斷被研究和發掘中。這種認知的局限性決定了使用技術進行相關操作必然會引發爭議。

仍以地中海貧血癥為例，該病癥的主要病因是由于β珠蛋白基因發生突變，導致血氧能力下降。在長期的演化過程中，為何仍有大量人群攜帶這種有缺陷的基因呢？

魏文勝介紹，地中海地區是瘧疾高發區，瘧原蟲通過血紅蛋白傳播。血紅蛋白基因突變后，雖然血氧能力下降，但也降低了攜帶瘧原蟲的能力，對人反而有利。這表明好與壞在某些情況下是可以轉化的。“這也是為什么我們需要謹慎地對待這個非常嚴肅的問題。”

“基因編輯本身沒有善與惡。但是從醫藥行業來講，如果是用于治病，那就是善。但是你如果用在編輯生殖細胞，制造‘超人類’，那可能就要打一個大大的問號。”鄭彪認為。

高彩霞則表示，更為重要的是，在倫理規范方面，國家應如何進行規范。她認為，當前這樣的技術應該受到嚴格規范?；蚓庉嫾夹g實際上就是對基因組的直接書寫和改造。

高彩霞認為，基因編輯技術是一項充滿魅力的技術。她再度以農業舉例，在農業科學領域，白粉病是農作物的一種常見病害，受害物種包括小麥、大麥、西紅柿、草莓、黃瓜等。60年前，大麥育種家通過傳統育種方法，成功培育出抗白粉病的品種。經過分析，抗白粉病的大麥原因是該突變體中有一個基因被剔除，基于這一發現，可以通過基因編輯技術來敲除小麥的同一個基因，且這個工作只能通過基因編輯技術。

“為什么說這個工作只有基因編輯能做，老天做不了呢？因為小麥它是個6倍體，它有三套基因組，這一個基因是三個拷貝。你想靠老天精準地把三個拷貝同時敲除，這是什么樣的概率？這概率幾乎是0。”但通過基因編輯技術，能夠精準地定位和修改基因，同時敲除三個基因，快速培育出抗白粉病的小麥品種。

“白粉病是小麥三大病害之一，通過基因編輯就可以（把抗性）做出來，這就是基因編輯的魅力所在。”高彩霞最后說。

封面圖片來源：央視《對話》欄目供圖