沈玥:基因技术是把双刃剑,用不好会毁灭人类

造就 2017-03-20 10:03 阅读:111
摘要:华大基因深圳国家基因库合成与编辑平台负责人沈玥与我们聊了“合成人类基因组”、“基因决定论”、“定制婴儿”、“转基因食品”、“被误解的基因科学”、“基因科学的未来”等话题。

基因科学技术的发展已经能够做到对DNA进行解码与编写。5到10年后,人类将可以对更大范围内的动植物、微生物等基因组进行“解码”(即测序)。

作为中国生物科技产业中的领头羊,也是全球最大的基因组学研发机构,华大基因凭借对海量生物信息数据的处理、分析和解读能力,将前沿的多组学科研成果应用于医学健康、农业育种、资源保存等领域,推动基因科技成果转化。

华大基因深圳国家基因库合成与编辑平台负责人沈玥曾在造就发表演讲,演讲中探讨了人类生命的本质、演化形式及未来进化的方向。

现在,我们又与她聊了聊“合成人类基因组”、“基因决定论”、“定制婴儿”、“转基因食品”、“被误解的基因科学”、“基因科学的未来”等话题。

以下为经编辑过的访谈内容实录。

造就:基因于我们究竟是什么?基因真的能决定一切吗?

沈玥:从物质水平上来讲,基因是一段特定的DNA(脱氧核糖核酸)链,不能创造什么,也不能改变什么。但是,当基因置于生物体内,就拥有了特定的功能,或“单打独斗”地发挥作用,例如β-地中海贫血就是一种由β珠蛋白基因异常而引发的单基因遗传病;或“众志成城”地构成基因组,指挥细胞生长、发育最终形成个体,成为该生物体存活于世的核心“指挥部”,例如人与猩猩的不同就是由各自的基因组所决定的。

基因是生命延续、物种生生不息的基本保障。基因可以转录成为RNA、表达成为蛋白质来控制生物体的体貌、脑部发育等等,所以它是我们人类驱动自身,协同和利用自然资源,从而改造世界的动力源泉。基因可以变异并具备将变异稳定保存的能力,所以我们人类各不相同,并以不同面貌去适应外界环境。

造就:有人认为基因可以解释一个人的内在本质,这种本质从我们被孕育的那一刻起就固定了,并且可以被预测出来。从科学的角度看,这个说法正确吗?一个人的未来可以通过基因来预测吗?

沈玥基因的确可以解释一个人与生俱来的内在本质,但是目前又不能通过基因序列的分析完全预测出来。

主要原因有两点,一是我们对生命的认知还停留在初浅的阶段,对许多基因的功能还不清楚,甚至是大量功能元件还没有被定性;二是我们还不能很好地将人与人之间的微小基因差异与表型的差异很好地联系起来。

因此,目前来说,一个人的未来还不能通过基因来预测。另外从人类的社会属性角度来讲,人与人之间、人与自然之间都是在时间流中相互影响、相互关联的,一个人的未来除了内在本质的影响,还有许多社会的影响,这些都不是能简单通过生物学去全面解释的。

造就:无论是新兴的克隆技术、还是先进的基因疗法,人类能够改变其生存和死亡方式的时代正在迅速降临。你认为,人类是否有足够的智慧来很好地控制自己的进化?

沈玥:人类在未来一定会拥有足够的智慧和能力来更好地控制自己的进化,但是获得这个能力的道路必定是曲折的、漫长的。这里分开两点来讲:

一是因为我们目前对世界、对生命体的认识非常有限,所以实际上我们对生命体的改造和分析也只是停留在初始阶段,离精准控制个体形状以及发育还很远,所以目前来说我们控制生命进化的能力是不足的。但随着技术的发展、对生命理解的加深,我相信未来对生命进化的控制一定是越来越得心应手。

二是对生命进化控制的结果是好是坏还无法判断。我们对生命体的改造到现在也只有一个世纪,而真正大规模地改造物种的合成生物学仅有十几年的发展历程。

当前无论利用何种方式对生命进行改造,虽然某些症状能立竿见影地表现出来,但是经过改造的个体将对社会、未来产生哪些利弊影响,还需要漫长的时间去验证。在这个等待检验的过程中,我们需要引进生命伦理及生物安全的相关法律法规,从制度上保证我们在正确的科学研究方向上前进。

造就:目前合成人类基因组还存在哪些方面的困难和障碍?你预测合成人类基因组会在何时实现?

沈玥:首先要重点说明,目前广泛讨论的人类基因组合成绝不是合成人,而是在细胞层面的探索,鲜有涉及组织器官,更与“人造人”相距甚远。技术上的困难与障碍体现在如何构建超大DNA,我们目前合成的酵母染色体最大也不过在1Mb级别,但这连人类最小染色体的五十分之一都不到,所以如何构建超大DNA并高效的导入受体细胞,是一个技术难点。

前沿技术永远是一把双刃剑,用得好将造福人类,用得不好也会毁灭人类。但是人类对于科学的探索不会止步,阿波罗计划、曼哈顿计划和人类基因组计划起始初期,都有过反对的声音,但今天看来,这三大科学计划对于我们人类科学、技术及产业的积极影响甚至远超过我们的预期。

人类基因组合成的科学探索不会受舆论影响而止步,也一定会向这个方向继续下去。当我们有了合成全人类基因组的能力,或者说技术储备后,也可能是会等待时机,等待生命科学研究的不断深入去发掘合成人类基因组的价值所在。

我在这里开下脑洞:通过人为设计合成基因组构建“种子细胞”,植入病变组织“生根发芽”,对组织进行修复;构建“健康360安全卫士”细胞,通过人体心血管系统和淋巴系统无时无刻监视人体分子层面的健康状况,并给予一定的修复;在无关痛痒的地方,譬如屁股或头皮,锁定那么几个细胞,进行基因组的删除和写入,再通过ATCG转码成人类可读懂的信息,如文字,让大脑接收,使人不用通过学习就能“记住”和调用大量信息。

造就:人类胚胎基因修改研究不断走入人们视野。如果对人类胚胎基因进行编辑修改,是不是可能导致出现“定制婴儿”?这会引发什么法律和伦理问题?

沈玥:就目前而言,“定制婴儿”还是科幻范畴,即便是技术层面有实现的可能,基因组知识储备的匮乏也会让人们在着手此类事情时望而却步。与现实更为接轨的说法,应该是“健康修正婴儿”,这也是全球人类胚胎基因修改研究热潮的初衷。

我们已经发现了基因的变异会导致疾病发生,例如带有BRAC1基因突变的女性个体会大大增加其患乳腺癌的风险,如果能在胚胎期,通过基因编辑进行BRAC1的“修正”,那就很可能从根本上解决由遗传因素导致的乳腺癌患病问题,进而得到健康宝宝。

至于第二个问题,科学技术本身没有对错,问题根源是人类怎么使用,所谓的法律和伦理问题也是使用过程中产生的社会性认知反馈。如果说只是做疾病的修复应用,相信大家都不会反对,支持还来不及。但修改的地方与疾病无关,自然会引来质疑。

往回看,法律和伦理的关注与相对技术发展是有滞后性的。计算机领域可见一斑,现代网络发展带来的种种安全隐患更是凸显了这个问题。比较微妙,或者说与以往技术发展所带来的社会性问题不同的是,生命科学领域的“法律与伦理”部分相当热门,不仅与生物技术发展同步,甚至在热点问题上,伦理有所超越,这其中也许有人类自我认知保护和社会文明意识提升的原因。

无论怎样,这种现象都是积极的,并且不应该认为技术与法律伦理是“挣脱与束缚”的对立关系,而是一个教学相长、互相依存的关系,因为两者都在发展。不仅如此,就法律与伦理来说,其部分根源在于担心,担心源于无知和不公(失衡),如果基因编辑技术能为大众所熟识,普惠众生的过程中不分你我,想必能省却不少法律争端。

现在回头直面一下这个问题,目前或不远的将来基因编辑技术可能引起的法律问题包括技术本身及其衍生品的专利保护、基础研究红线制定、临床应用监管条例等;伦理问题可能主要集中在“非治疗目的的基因修饰”趁虚而入,不仅引起“人造人”、“我是谁”等极端敏感的问题,也会进一步加速社会不均衡发展。

总的说来,我们应该对技术发展持有宽容之态,毕竟基因编辑是根本解决部分病患问题的有力工具;其次我们也要对我们自身的社会思想、法律架构和自我约束力要有足够的信心,相信未来基因编辑技术会在合适的场合发挥它的最大潜力。

造就:基因科学中,哪些将会对人们的生活产生颠覆性的影响?

沈玥:人类基因组计划的完成,使人类得以更深入的了解生命健康的本质、疾病的本质,从基因和分子层面上探索诊疗的新途径。新的测序及分子诊断技术的研发,使得很多遗传性疾病得以有效控制,极大的降低了出生缺陷。同时,癌症、糖尿病、心血管疾病等高发疾病能够更早的发现和更为精准的诊治,显著提高了人们的健康水平。

基因编辑技术的发展,更是为遗传病和恶性肿瘤的治疗带来了新的曙光,使得一部分目前没有治疗方案的绝症能够从基因组层面上进行精确治疗。而合成生物学的发展,更可能带来未来生物制造业的颠覆性变化,实现药用、营养、化工等各种产业原料从生物萃取、化工合成的产业模式向生物合成模式的转变。

造就:5到10年后,基因科学会发展到一个什么样的水平?

沈玥:基因科学技术的发展已经能够做到对DNA进行解码与编写。5到10年后,我们会对更大范围内的动植物、微生物等基因组进行“解码”(即测序),这也是华大基因提出的“地球生物基因组计划”项目的目标。

基因组“编写”(即编辑与合成)将会更加低成本、高通量、自动化及安全高效;在生物安全及伦理管控范围内,“编写”产生更加多样的物种类型;在健康营养、疾病诊疗、绿色制造等方面将突显出不可替代的价值。

造就:未来,人类的基因数据会否成为最重要的资产?

沈玥:生命健康是人的根本所在。基因,作为蕴含人类生命奥秘的载体,必将孵化出全世界最庞大、最重要的产业市场。人类基因数据是个人重要资产毋庸置疑,可以说它包括了人类生老病死的全部秘密。但这能否成为人类最重要的资产,还要看未来我们对其的认知和应用能否更深入和广泛。

具体来说,目前基因组的研究主要针对人类疾病,应用也是转化医学范畴的精准医疗。那对于非病患个体,数据资产是否是最重要的则见仁见智。但未来,随着基因组数据认识的不断深入,发现这些数据就是一个人的完整的精细描述,若是如此,谁能说基因数据不是最重要的资产?以上设想之所以过于大胆,也是想突出人类基因数据的潜在价值,未来可期,拭目以待。

造就:人们现在还在排斥基因科学的一些做法,比如转基因,也有一些黑暗的基因实验正在进行。在你看来,未来我们需要警惕的基因威胁是什么?

沈玥:对于潜在的基因威胁,我们尤其要警惕针对特定人群基因序列的分析来进行人群特异性的病毒,微生物及毒性物质研发,这需要我们要严格遵守遗传信息相关的管理规范,避免这类威胁的出现。

另一方面,我们要警惕在人类胚胎上进行非医学必要的基因改造应用,从伦理及法律法规上严格管理相关研究。

造就:从健康的角度,谈谈你对转基因食品的看法?

沈玥:转基因食品能够在很多方面解决问题,如增加粮食产量、减少农药使用、减少环境污染、增加食品营养等,而且转基因食品在各国都有严格的监管和检测,除技术因素外,还有生态健康和社会伦理等因素的权衡。

由50多位科学家组成的委员会耗时两年撰写而成的《转基因作物:经验与展望》指出,目前来看在安全性上,转基因作物与传统育种及辐射或化学技术育种没有明显差异。因此,通过政府安全评估,政府批准上市的转基因食品是相对安全的。

造就:当下中国最需要解决的基因产业问题是什么? 

沈玥:核心实力的增强是中国最需要解决的基因产业问题,这里不仅仅指技术本身,也指人才。

造就:你对未来乐观么?

沈玥:科技发展使得人类的生活变得更加信息化、智能化,在今天我们觉得不可能的事物都有可能在未来出现,就如同计算机、互联网的问世改变了人们的生活,这在150多年前简直是无法想象的。

随着科技发展,未来可以实现如利用生物大数据,完成对人类疾病的预防、诊断,既延长人类的寿命,又使我们生活得更健康;现今世界经济发展是以破坏环境为代价换来的,那么未来,我们就可以尽最大可能去修复环境、复活灭绝的动物,让大自然重新焕发出风采与活力。

所以我们对未来充满期待和向往,也在为之努力奋斗!

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