新興的基因驅(qū)動(dòng)科學(xué)正在引起人們的關(guān)注，因?yàn)樗兄诮鉀Q蚊子傳播的疾病和農(nóng)業(yè)害蟲和入侵物種等環(huán)境問(wèn)題等重大健康問(wèn)題。從根本上說(shuō)，基因驅(qū)動(dòng)在傳統(tǒng)的遺傳領(lǐng)域之外運(yùn)作，其中后代有50%的機(jī)會(huì)從其父母之一繼承特征?；蝌?qū)動(dòng)引入了一種特性，可以通過(guò)人群傳播或驅(qū)動(dòng)。實(shí)際上，基因驅(qū)動(dòng)器堆疊甲板有利于遺傳的特性，即使該特性不能幫助物種生存?；蝌?qū)動(dòng)的例子存在于自然界中，但最近對(duì)CRISPR-Cas9(一種靶向基因編輯系統(tǒng))進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室研究表明，科學(xué)家可以設(shè)計(jì)一種基因驅(qū)動(dòng)，使目標(biāo)性狀能夠通過(guò)幾乎100%的酵母群體傳播，果蠅或蚊子。

國(guó)家科學(xué)院，工程學(xué)和醫(yī)學(xué)院剛剛發(fā)布了一份報(bào)告，“基因驅(qū)動(dòng)在地平線上：推進(jìn)科學(xué)，駕馭不確定性，使研究與公共價(jià)值觀保持一致”，以解釋基因驅(qū)動(dòng)科學(xué)的現(xiàn)狀并討論科學(xué)家的后續(xù)步驟，利益相關(guān)者，監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公眾。

在過(guò)去一年中編寫該報(bào)告的15人專家委員會(huì)包括NC State的自然資源和基因工程與社會(huì)集群副教授Jason Delborne。德爾伯恩擁有科學(xué)技術(shù)政策和公眾參與有爭(zhēng)議的科學(xué)問(wèn)題的專業(yè)知識(shí)，幫助介紹了國(guó)會(huì)山的報(bào)告以及在華盛頓特區(qū)的公開演講。

我們與Delborne坐下來(lái)了解有關(guān)基因驅(qū)動(dòng)報(bào)告及其建議的更多信息。

為什么這份報(bào)告及時(shí)?

基因驅(qū)動(dòng)的科學(xué)發(fā)展非常迅速。我們的委員會(huì)成立于2015年7月，自那時(shí)以來(lái)，主要的科學(xué)論文已經(jīng)出現(xiàn)，在果實(shí)蒼蠅和蚊子的實(shí)驗(yàn)室中展示了新的概念證明。正如我們的報(bào)告所示，我們?cè)u(píng)估基因驅(qū)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)監(jiān)督以及圍繞基因驅(qū)動(dòng)進(jìn)行公開討論的能力落后于科學(xué)。它沒有跟上步伐。因此，在我們面對(duì)是或否問(wèn)題之前，我們現(xiàn)在進(jìn)行此分析非常重要。當(dāng)我們擁有一個(gè)可以部署的技術(shù)時(shí)，問(wèn)題就變成了，我們是否這樣做?我們不想等到我們面前有技術(shù)來(lái)討論監(jiān)管，監(jiān)督，道德和參與。

為什么基因驅(qū)動(dòng)科學(xué)處于轉(zhuǎn)折點(diǎn)?

是什么讓基因驅(qū)動(dòng)科學(xué)值得研究的是，我們可以設(shè)計(jì)一種具有目標(biāo)性狀的基因驅(qū)動(dòng)器和受人類控制的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。因此，我們基本上可以通過(guò)遺傳方式修飾有性繁殖的生物體，然后以一種我們以前從未做過(guò)的方式通過(guò)群體驅(qū)動(dòng)這種特性 - 有意圖。它在理論上更精確，可能更強(qiáng)大。

基因驅(qū)動(dòng)確實(shí)在自然界中發(fā)生，因此機(jī)制不是完全不熟悉的。但是直到CRISPR-Cas9等分子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)靶向基因驅(qū)動(dòng)還不可行。

基因驅(qū)動(dòng)有哪些可能的應(yīng)用?

您可以使用基因驅(qū)動(dòng)器來(lái)減少人口數(shù)量，也可以使用它來(lái)改變其特征。

提出的一些例子包括使用基因驅(qū)動(dòng)器來(lái)創(chuàng)造一群無(wú)法傳播登革熱，人類瘧疾或禽瘧疾等疾病的蚊子。您還可以使用基因驅(qū)動(dòng)器通過(guò)將后代的性別比例偏向于存在太少的女性來(lái)維持群體而使入侵性害蟲群體崩潰。

基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以用來(lái)對(duì)抗寨卡病毒嗎?

我們的委員會(huì)沒有負(fù)責(zé)確定應(yīng)該應(yīng)用什么樣的基因驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。我們所說(shuō)的是，當(dāng)出現(xiàn)危機(jī)時(shí)，可能會(huì)有誘惑迅速開發(fā)和部署基因驅(qū)動(dòng)器。我們作為一個(gè)科學(xué)委員會(huì)的信息是，我們需要意識(shí)到此時(shí)圍繞基因驅(qū)動(dòng)的不確定性水平，并且它仍然非常高。寨卡的出現(xiàn)令人害怕。關(guān)于寨卡如何運(yùn)作以及如何傳播，我們有很多不確定因素，所以我們并不確切知道干預(yù)和處理公共衛(wèi)生問(wèn)題和潛在危機(jī)的最佳方式。

圍繞Zika的不確定性及其如何運(yùn)作以及基因驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性，功能性和安全性的不確定性意味著這兩件事現(xiàn)在可能不會(huì)合在一起。

使用基因驅(qū)動(dòng)有什么限制?

基因驅(qū)動(dòng)不適用于所有類型的生物體。它只適用于有性繁殖的生物。基因驅(qū)動(dòng)需要很短的世代時(shí)間才能真正有用。環(huán)境釋放后，你需要遺傳元素保持穩(wěn)定，而這還不是已經(jīng)證明的東西。我們有研究知道基因驅(qū)動(dòng)在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中與一些不同的生物一起工作，但我們還不知道它是如何在自然環(huán)境中通過(guò)多代產(chǎn)生的。

基因驅(qū)動(dòng)可以與人群一起使用嗎?

由于人類生成時(shí)間很長(zhǎng)，與蚊子或酵母不同，基因驅(qū)動(dòng)不太可能被認(rèn)為是用于通過(guò)人群驅(qū)動(dòng)特性的工具。這只需要太長(zhǎng)時(shí)間。而壞消息是，這可能意味著我們無(wú)法將基因驅(qū)動(dòng)視為解決遺傳性疾病或類似問(wèn)題的工具。好消息是，我們可能不需要擔(dān)心基因驅(qū)動(dòng)的邪惡使用會(huì)影響人類的繁殖。

我們?cè)谌祟惤】捣矫孀鳛槲瘑T會(huì)談?wù)摰臐撛谖：εc我們?nèi)绾胃脑飕F(xiàn)有生物以及它將如何影響人類健康更為相關(guān)。作為一個(gè)假設(shè)的例子，如果我們要?jiǎng)?chuàng)造一種不傳播瘧疾的基因驅(qū)蚊，那么另一種更有效的載體是否可能在傳播疾病方面取而代之?改良的蚊子可能傳播不同的疾病并影響人類健康嗎?因此，伴隨著對(duì)自然界的任何干預(yù)，都存在對(duì)人類健康造成傷害的各種可能性。

這就是我們作為一個(gè)委員會(huì)所說(shuō)的原因之一，我們還不足以將基因驅(qū)動(dòng)的改良生物釋放到環(huán)境中。相反，我們建議采用分階段測(cè)試方法，以減少潛在的意外后果。

一些評(píng)論家質(zhì)疑基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)是否賦予我們“扮演上帝”的能力。委員會(huì)是如何處理這個(gè)問(wèn)題的?

作為一個(gè)例子，使用基因驅(qū)動(dòng)的能力提出了一個(gè)問(wèn)題，即我們是否應(yīng)該或何時(shí)根除一個(gè)物種。我們公開呼吁根除蚊子，因?yàn)樗鼈兪莻鞑ザ喾N疾病的載體。這不是一個(gè)容易回答的問(wèn)題。從生物學(xué)的角度來(lái)看，它甚至都試圖回答這個(gè)問(wèn)題，這是非常復(fù)雜的。此外，從道德的角度來(lái)看，我認(rèn)為關(guān)于何時(shí)以及如何干預(yù)自然過(guò)程存在重要問(wèn)題。

我們的委員會(huì)并沒有試圖壓制批評(píng)者或批評(píng)性問(wèn)題，我也不想這樣做。我想要尊重這樣一個(gè)事實(shí)，即可能會(huì)有許多人對(duì)這項(xiàng)研究表示嚴(yán)重關(guān)切，他們要求在任何類型的田間試驗(yàn)或基因驅(qū)動(dòng)生物的釋放方面確定性和安全性的門檻很高。我能理解。

什么使基因驅(qū)動(dòng)器與轉(zhuǎn)基因生物(GMO)不同?

基因驅(qū)動(dòng)使特征具有在群體中傳播和持續(xù)存在的特性。因?yàn)檫@種特性正在驅(qū)動(dòng)人群，即使它使生物體的競(jìng)爭(zhēng)力或適應(yīng)性降低，這種特性很可能會(huì)持續(xù)存在并在環(huán)境中傳播。由于基因驅(qū)動(dòng)的特性，有可能導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)變化。相反，如果你將一種轉(zhuǎn)基因生物引入環(huán)境中，那么隨著時(shí)間的推移，它可能會(huì)消散或消失，除非它賦予健身優(yōu)勢(shì)。

使用基因驅(qū)動(dòng)有哪些道德，實(shí)踐和社會(huì)方面的考慮?

我們報(bào)告的一個(gè)主要信息是，負(fù)責(zé)任的科學(xué)不僅僅是一個(gè)研究問(wèn)題。關(guān)于基因驅(qū)動(dòng)的驚人之處在于它們的潛在應(yīng)用與公共健康和保護(hù)的挑戰(zhàn)相結(jié)合。因此，在決定如何使用這些決策時(shí)，我們正在制定基于價(jià)值觀的決策，我們正在制定政治決策，而不僅僅是科學(xué)決策。

科學(xué)提出了治理，價(jià)值觀，研究實(shí)踐，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和公眾參與等問(wèn)題。對(duì)于負(fù)責(zé)任的科學(xué)，必須考慮所有這些不同的因素。這不僅僅是基因驅(qū)動(dòng)是否起作用的技術(shù)科學(xué)問(wèn)題。

利益相關(guān)者和公眾如何參與基因驅(qū)動(dòng)討論?

該報(bào)告的一個(gè)重要信息是公眾參與不能成為事后的想法。參與的結(jié)果可能與關(guān)于是否以及何時(shí)將基因驅(qū)動(dòng)修飾的生物體釋放到環(huán)境中的決策的科學(xué)結(jié)果同樣重要。我們更加重視溝通，找出利益相關(guān)者的價(jià)值，并將反饋納入我們應(yīng)如何處理基因驅(qū)動(dòng)研究和開發(fā)。

對(duì)于美國(guó)國(guó)家科學(xué)院委員會(huì)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)很大的問(wèn)題，除了生物學(xué)，昆蟲學(xué)，群體遺傳學(xué)，生態(tài)學(xué)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的專家之外，它還說(shuō)明委員會(huì)中有許多社會(huì)科學(xué)家和人文主義者。

我們的任務(wù)之一是提出選擇潛在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試站點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。我們的建議包括與相關(guān)公眾進(jìn)行互動(dòng) - 生活在可能發(fā)生的地方的人群，其他利益相關(guān)者和更廣泛的公眾。關(guān)于社區(qū)，利益相關(guān)者和公眾參與，有一整章，這是本報(bào)告的一個(gè)新穎方面。

該報(bào)告為研究人員提供了哪些指導(dǎo)?

該委員會(huì)的建議是，我們應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究并進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，但我們沒有足夠的證據(jù)支持在高度控制的條件下釋放基因驅(qū)動(dòng)。我們呼吁進(jìn)行協(xié)調(diào)研究，以減少知識(shí)差距。

我們建議，只要有可能，研究人員應(yīng)該在基因驅(qū)動(dòng)中加入一個(gè)可見標(biāo)記，以便在該生物體中區(qū)分它，以促進(jìn)研究和監(jiān)測(cè)。這可能并不總是可能，但這是一個(gè)建議，因?yàn)槟悴荒芸匆粋€(gè)有機(jī)體，知道它是野生型，常規(guī)轉(zhuǎn)基因生物還是基因驅(qū)動(dòng)修飾生物。如果有可見標(biāo)記，則有助于監(jiān)視。

有一些關(guān)于所謂的反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的討論，它使用相同類型的分子技術(shù)來(lái)回憶一個(gè)出錯(cuò)的基因驅(qū)動(dòng)器或者你想要逆轉(zhuǎn)的基因驅(qū)動(dòng)器。我們的委員會(huì)在查看現(xiàn)有證據(jù)時(shí)認(rèn)為，我們不應(yīng)該僅僅依靠逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)作為減輕基因驅(qū)動(dòng)效應(yīng)的策略。如果我們談?wù)摷夹g(shù)的意外后果，依靠相同的技術(shù)來(lái)保護(hù)我們，那就有問(wèn)題了。

哪些機(jī)構(gòu)將幫助監(jiān)督基因驅(qū)動(dòng)研究?

基因驅(qū)動(dòng)不尊重政治邊界。它們的設(shè)計(jì)方式及其傳播潛力不尊重邊界，這意味著國(guó)際治理和國(guó)際合作與協(xié)作對(duì)基因驅(qū)動(dòng)的改良生物比對(duì)常規(guī)轉(zhuǎn)基因生物更為重要。

到目前為止，對(duì)轉(zhuǎn)基因生物和其他生物技術(shù)的監(jiān)管是以遏制為前提的。從某種意義上說(shuō)，基因驅(qū)動(dòng)力是為了克服邊界 - 它們意味著傳播 - 而且它們對(duì)我們現(xiàn)有的生物技術(shù)管理框架提出了新的挑戰(zhàn)。在國(guó)際一級(jí)，我們有“聯(lián)合國(guó)生物多樣性公約”，特別是卡塔赫納和名古屋議定書。在國(guó)家層面，我們有生物技術(shù)監(jiān)管協(xié)調(diào)框架，該框架已經(jīng)在審查過(guò)程中，部分原因是為什么這些國(guó)家科學(xué)院研究正在進(jìn)行中。白宮已經(jīng)要求參與協(xié)調(diào)框架的機(jī)構(gòu)會(huì)面并考慮這些機(jī)構(gòu)如何適應(yīng)新興的生物技術(shù)?；蝌?qū)動(dòng)肯定是這一挑戰(zhàn)的一部分。

關(guān)于哪些機(jī)構(gòu)對(duì)調(diào)節(jié)基因驅(qū)動(dòng)修飾生物的主要責(zé)任缺乏明確性。這取決于你如何對(duì)有機(jī)體進(jìn)行分類?；蝌?qū)動(dòng)植物害蟲或動(dòng)物藥物還是滅鼠劑?現(xiàn)有的生物技術(shù)已經(jīng)存在挑戰(zhàn)，但基因驅(qū)動(dòng)生物可以進(jìn)一步挑戰(zhàn)它。

我們報(bào)告的建議之一是倡導(dǎo)從環(huán)境評(píng)估轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，該評(píng)估將考慮基因驅(qū)動(dòng)的特征，其對(duì)人口的影響以及當(dāng)?shù)貎r(jià)值和治理。

我們還確定了有關(guān)濫用的擔(dān)憂以及有人可能將基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)用于惡意目的的想法。盡管沒有任何人試圖這樣做的證據(jù)，但我們必須注意這一點(diǎn)。

我們可以從轉(zhuǎn)基因生物中吸取什么教訓(xùn)?

公眾對(duì)生物技術(shù)背后的科學(xué)存在一些不信任。人們一直認(rèn)為轉(zhuǎn)基因生物有私人利益而不是公共利益，安全性沒有得到認(rèn)真對(duì)待，轉(zhuǎn)基因生物被悄悄地引入。歐洲和這個(gè)國(guó)家公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因生物的強(qiáng)烈抵制可以被理解為懷疑這些事情已經(jīng)起作用，而不僅僅是健康風(fēng)險(xiǎn)或環(huán)境影響。這是關(guān)于這種技術(shù)是隱形的和被私人控制的感覺，因此我們正在吃轉(zhuǎn)基因食品，但我們不知道。由于存在這些問(wèn)題，委員會(huì)認(rèn)識(shí)到更多的透明度和更多的參與對(duì)科學(xué)和技術(shù)都有好處。

在公共受眾和利益相關(guān)者之間關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物的溝通太少，而且是尊重和富有成效的。如果用基因驅(qū)動(dòng)重復(fù)這一點(diǎn)，那將是一種恥辱。希望這份報(bào)告能夠讓我們朝著更加透明和開放式溝通的方向發(fā)展 - 這是一種新興技術(shù) - 潛在的好處和潛在的危害。