未來,人類真的會 把自己改造成“超人”?

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【摘要】 美國專利商標局在上月15日宣佈,美國麻省理工學院和哈佛大學共同建立的布羅德研究所可繼續保有此前獲批的“基因剪刀”CRISPR技術專利。科學家們正在研究這個問題,希望有一天,能有一種受控形式的突變基因可用於終止人類的各種骨病。

□克莉斯汀

電影《金剛狼3》的上映,讓人們對基因改造愈發有興趣,是否真的可以通過基因改造將下一代“變”成具有超能力的“超人”?美國哈佛大學研究員胡安·恩裡克斯早前在一場TED演講中,曾做出驚人預測,他說,地球歷史上已經發生過五次大滅絕事件,人類很有可能在未來也會經歷一次。如果你也認為大滅絕是自然、平常且週期性發生的事,那麼改造人類就成了一種需要。而人類可以通過改造基因、細胞以及器官來實現離開地球到其他星球生活的目的。

他還說,在出生前,科學家可以利用基因編輯技術讓人類徹底擺脫遺傳疾病的困擾。出生後,經過改造的細胞可以自我修復,再也不怕輻射和各種病毒。也許有一天,人類還可以增加腦神經的直徑,以加快反應速度。這樣一來,看到槍口閃出火花的一剎那,你就可以邁開腳步躲避子彈。

如果真如胡安·恩裡克斯所說,就意味著,未來的某一天,人類真的會把自己改造成“超人”。

目前關鍵技術專利為華人所有

基因編輯技術也被稱為“基因剪刀”。眾所周知,脫氧核糖核酸(DNA)是主要遺傳物質,呈螺旋互繞的雙鏈結構。在DNA鏈條上,一個具有某種功能的片段就是基因。基因編輯技術可以像人們編輯文字那樣修改DNA鏈編碼,由於對DNA鏈有剪斷操作,“基因剪刀”是形象的說法。

基因編輯技術早在20世紀90年代就出現了,但相比此前的技術,2012年誕生的CRISPR技術具有成本低、易上手、效率高等優勢,使得對基因的修剪改造更“平民化”。科學界普遍認為,這是21世紀以來生物技術方面最重要的突破。這一技術曾三度入圍美國《科學》雜誌年度十大突破,在2015年更被評為年度頭號突破。

美國專利商標局在上月15日宣佈,美國麻省理工學院和哈佛大學共同建立的布羅德研究所可繼續保有此前獲批的“基因剪刀”CRISPR技術專利。這意味著這項舉世矚目的專利爭奪戰基本塵埃落定,出生在中國石家莊的美籍華裔科學家張鋒的研究團隊保有了CRISPR的關鍵技術專利權。該專利權中包括他們首次證明CRISPR技術能應用於人類細胞的基因組。

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基因編輯雖有爭議,已用於“基因治療”

操縱基因即可控製生物性狀,“基因剪刀”可能帶來深遠影響。理論上,基因編輯可改變特定的遺傳性狀,因而可用來“改造”胎兒,讓其不再攜帶家族遺傳的缺陷基因或致病基因,例如在美國費城兒童醫院已經有基因治療方法,讓基因缺陷導致先天性失明的“黑朦症”患者成功復明。2015年4月,中山大學的黃軍就教授也成功運用CRISPR/Cas9系統編輯了人類胚胎,對能導致遺傳病β地中海貧血缺陷基因進行了改造。

但同時,“基因剪刀”技術也引發對“定製嬰兒”等倫理問題的擔憂。還有一些人則擔心,基因編輯過程中一旦出現微小錯誤,將可能在人類基因庫中留下長久後果,這的確令人覺得恐怖。

美國國家科學院和國家醫學科學院因此於2月14日釋出了一份名為《人類基因編輯——科學、倫理和監管》的報告,他們稱,基因編輯技術目前尚未成熟,但未來在有條件時,可根據相關原則應用於特定情況下疾病的治療和預防。醫學上被稱為“基因治療”。據該報告稱,基因編輯在生物醫療領域有三個主要應用:幫助瞭解人類疾病和治療的基礎研究;用於治療或預防體細胞疾病的臨床應用;用於治療或預防生殖細胞疾病的臨床應用。專家們建議,在上述三個應用領域的研發、應用和監管,目前不應將基因編輯技術應用於除預防和治療疾病以外的其他領域,強調公眾參與和監督,認為應繼續關於相關技術的公開討論等。

在最受關注的用於治療或預防生殖細胞疾病的生殖(可遺傳)基因編輯方面,科學家提出的準則包括:基因編輯技術應只能在沒有其他“合理替代方案”時,應用於一些嚴重可遺傳疾病的治療;在有可能導致其他嚴重疾病風險時應嚴格限制使用這種技術;由於基因編輯技術可能會對數代人造成長期影響,所以還應該開展長期隨訪研究等。

報告中強調,人類並不可能杜絕基因編輯技術的研究與發展。因為撇開負面的影響,基因編輯技術也正在帶給人類各種“美麗的希望”。比如英國桑格科學研究所的科學家們已通過動物實驗發現,基因療法可令癌症擴散減少75%,這為治療癌症提供了新思路或最終導致新的治療方法問世。資料顯示,幾乎九成癌症死亡都是癌細胞擴散所致。而實驗顯示,有23組基因與癌細胞轉移相關,它們加速或減緩了這一程式。尤其是其中一種名為Spns2的基因經改造後,能成功削減75%的癌細胞擴散。

基因突變或能說明改造有可能性

科學家是否真的能讓一個普通人超越理想中的“超人”?目前來說,或許還是不能。但這並不代表人類本身不會進化出“超能力”的可能。因為一些基因突變,已有一些個例出現——他們或者擁有更強壯的骨骼,甚至還有人能對疼痛免疫……這些不正是當初一些“超人”系列電影中所描述的情形嗎?這或許說明,更多的“超人基因”的改造其實是存在可能性的。

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■LRP5基因突變——高密度的骨頭

儘管骨骼是人體中最堅硬的一部分物質。但如果你出現一個非常罕見的LRP5基因突變:低密度脂受體蛋白LRP5是一種決定骨骼密度的基因,這種基因的突變會讓你擁有幾乎堅不可摧的骨頭。據說,美國康涅狄格州有一個家族的人就被發現集體發生了這類基因突變,他們因此擁有比普通人更強壯、密度更大的骨骼,而且這些骨骼似乎還能抵禦與年齡有關的磨損,即各種骨質疏鬆症。

科學家們正在研究這個問題,希望有一天,能有一種受控形式的突變基因可用於終止人類的各種骨病。

■AS3MT基因突變——毒性免疫

有一種砷總是被我們稱作“毒藥”,又叫砒霜。但是在阿根廷聖安東尼奧·德洛斯科佈雷斯有一處的村民數輩人一直喝著當地含有高濃度砷的山泉水,其砷的含量大約比世界衛生組織建議的限量(每公升10微克砷)要高出20倍,但他們卻一點不受影響,似乎早已適應了這種毒素。

科學家把這一切歸因於這些人身體裡的AS3MT基因突變。

AS3MT基因編碼砷甲基轉移酶,能將砷處理成毒性較低的形式。這種砷保護性突變也存在於世界上的許多人體內。科學家們仍不清楚這種遺傳改變如何起作用的。但他們推測,正是由於這類人的肝臟中產生了更多的AS3MT,因此更多重金屬被中和,並隨尿液排出。

■DEC2基因突變——睡眠減少

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電影中的“超級英雄”其實生活都是不容易的。你可以想象一下,假如你白天要辛勤工作,夜間又要去幫助有困難的人,你自然是不會有很多時間睡覺的。所以這樣的英雄想必也至少是發生了一種基因突變——負責調節我們每晚所需睡眠量的DEC2(又叫BHLHE41)的基因突變——這才可以每天不用睡很久,照樣神清氣爽。

研究人員在2009年曾發現有一對母女擁有這樣的能力。她們在入睡時刻相差無幾的前提下,所習慣的平均睡眠時間僅僅是每天6.25小時,比同家族中不攜帶這個突變基因的人(平均每天8.06小時)時間要短得多。

■威猛基因——肌肉更強壯

人體有一種基因會分泌肌肉生長抑製素,控製肌肉的生長。肌肉生長抑製素會告訴身體,在足夠的時候就停止產生肌肉,但如果發生了基因突變,有缺陷的基因就會阻止這種“叫停”,這意味著肌肉會持續增長到正常情況下的至少兩倍,而脂肪沉積則減半,也就是出現肌肉肥大症。

來自美國密歇根州的一名男子Liam Hoekstra體內就因為這一基因產生了異變,由於體內蛋白質含量過低,他身上的肌肉便開始無限制地生長。而患有這種症狀的嬰兒在剛出生時就會擁有發達的肌肉,隨著年齡的增長,他們會比同齡人強壯得多。

■SCN11A基因突變——對疼痛免疫

當你的腳趾踢到床腳、剃鬚時不小心劃破臉,等等情況下,你可能都會覺得一陣鑽心的疼痛。但世界上卻有這樣一群人對疼痛免疫。這是由於他們體內一種名叫SCN11A的基因發生了突變。

該基因控製著人類的痛感神經通道的形成。鈉離子穿過這些通道,建立電子神經脈衝傳送至大腦,從而呈現為我們所體會到的疼痛感。但SCN11A基因突變後,由於它的過度活躍,就可以避免電荷積累,神經細胞需要電荷傳輸一種電脈衝,麻痺身體對疼痛的感知,其結果就會阻擋了疼痛訊號的傳遞。

這種基因突變其實是非常罕見和有價值的,因為它們可能是革命性的新疼痛藥物的關鍵。

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