11月28日，何建奎在香港第二屆人類基因組編輯國(guó)際峰會(huì)上召開了一個(gè)擠滿人的會(huì)議室，編輯了出生在中國(guó)的兩個(gè)雙胞胎女孩露露和娜娜的基因組。中國(guó)廣東南方科技大學(xué)的科學(xué)家們譴責(zé)他的研究聲稱他“ 嚴(yán)重違反了學(xué)術(shù)道德和行為準(zhǔn)則 ”，哲學(xué)家和生物倫理學(xué)家們正在迅速深入研究編輯人類基因組的泥潭。所以我不打算覆蓋那個(gè)領(lǐng)域。我想要解決的是我們學(xué)到了什么：他是如何制造這些嬰兒的。

理論上，我是科羅拉多州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)系的退休教授。50多年來，我研究了輔助生殖技術(shù)的許多方面，包括克隆和對(duì)哺乳動(dòng)物胚胎進(jìn)行遺傳改變，因此我對(duì)大多數(shù)關(guān)于“設(shè)計(jì)嬰兒”及其可能遭受的健康問題的研究感興趣。

第一個(gè)?

在會(huì)議上，他概述了科學(xué)。雖然這樣的研究通常會(huì)通過在同行評(píng)審的期刊上發(fā)表給科學(xué)界，而他聲稱他打算這樣做，但我們可以粗略地了解他是如何創(chuàng)造這些改良嬰兒的。這是在其他物種中成功完成的事情，而去年僅在人類胚胎中完成 - 但后者并未植入女性體內(nèi)。他說，在他開始研究人類胚胎之前，他花了三年時(shí)間測(cè)試?yán)鲜蠛秃镒拥氖中g(shù)。

毫無疑問，可以對(duì)人類精子，卵子，胚胎甚至成人的某些細(xì)胞進(jìn)行精確的遺傳修飾。在小鼠，豬和其他幾種哺乳動(dòng)物中已經(jīng)進(jìn)行了這種修飾。因此，像我這樣的科學(xué)家顯而易見的是，這些相同的遺傳修飾可以并且將會(huì)在人類中進(jìn)行。進(jìn)行遺傳改變的最簡(jiǎn)單方法是從胚胎開始。

工具箱

目前修改DNA的最時(shí)髦的策略是CRISPR / Cas-9基因編輯工具，它可以在活細(xì)胞中進(jìn)行精確的遺傳修飾。盡管多年來已有其他工具可供使用，但CRISPR / Cas-9方法更簡(jiǎn)單，更容易，更準(zhǔn)確且更便宜。

它的工作方式在概念上很簡(jiǎn)單。Cas-9組分是一種分子剪刀，可在稱為“CRISPR模板”的一小段DNA指定的位置切割DNA。切割DNA后，可以在該位置修飾基因。然后通過已經(jīng)存在于細(xì)胞中的酶修復(fù)切口。

在這種情況下，他靶向一種在稱為CCR5的細(xì)胞表面產(chǎn)生蛋白質(zhì)的基因。HIV病毒利用這種蛋白質(zhì)附著并感染細(xì)胞。他的想法是在遺傳上改變CCR5，使HIV不再感染細(xì)胞，使女孩對(duì)這種病毒有抵抗力。

在這一點(diǎn)上，他沒有明確解釋他如何禁用CCR5以及遺傳修飾的性質(zhì)。但這種“禁用” 通常用于研究。

他是怎么做到的

從他提供的圖表中可以看出，他將CRISPR / Cas-9系統(tǒng)注射到卵子中，同時(shí)注射精子使其受精。在此之后，雞蛋分裂并形成一個(gè)由幾十個(gè)細(xì)胞組成的球 - 胚胎。在這個(gè)階段，他從每個(gè)胚胎中取出一些細(xì)胞，以確定是否進(jìn)行了所需的遺傳改變。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，胚胎可能在此時(shí)被冷凍。當(dāng)分析完成后，他可能解凍了修飾過的胚胎，并將最好的胚胎轉(zhuǎn)移回母親的子宮，以便妊娠至足月。沒有編輯或不正確編輯的胚胎將被丟棄或用于研究。

對(duì)于許多應(yīng)用，理想的是在單細(xì)胞階段對(duì)基因進(jìn)行任何改變。然后，當(dāng)胚胎復(fù)制其DNA并分裂成雙細(xì)胞胚胎時(shí)，遺傳修飾也是重復(fù)的。這繼續(xù)使得所得嬰兒中的每個(gè)細(xì)胞都具有遺傳變化。

然而，似乎在這種情況下的遺傳修飾直到兩細(xì)胞階段或之后才發(fā)生，因?yàn)閶雰褐械囊恍┘?xì)胞具有修飾，而其他細(xì)胞則沒有。這種情況稱為鑲嵌現(xiàn)象，因?yàn)楹⒆邮钦：途庉嫾?xì)胞的馬賽克。

胚胎編輯的危害?

在基因編輯的胚胎中可能出現(xiàn)什么問題?大量。

第一個(gè)故障是沒有進(jìn)行任何修改，這經(jīng)常發(fā)生。一種變化是，這些變化發(fā)生在胚胎的某些細(xì)胞中，但不會(huì)發(fā)生在所有細(xì)胞中，就像這些嬰兒中發(fā)生的那樣。

最常見的擔(dān)憂是所謂的非目標(biāo)效應(yīng)，其中進(jìn)行遺傳修飾，但是其他非預(yù)期的編輯發(fā)生在基因組中的其他位置。在錯(cuò)誤的地方進(jìn)行修改會(huì)導(dǎo)致各種發(fā)育問題，例如器官發(fā)育異常，流產(chǎn)甚至癌癥。

從他的幻燈片中可以看出，他在懷孕的多個(gè)階段對(duì)基因組進(jìn)行了測(cè)序 - 每個(gè)孩子的完整基因藍(lán)圖 - 以確定是否有任何不良修改，盡管這些并不總是很容易找到。但是，在獨(dú)立科學(xué)家檢查這兩個(gè)女嬰的DNA之前，我們不會(huì)知道結(jié)果。從目前為止他所分享的結(jié)果來看，這一遺傳變化是否可以傳遞給下一代也是不明確的。

已經(jīng)提到的另一個(gè)常見問題是鑲嵌現(xiàn)象，這似乎發(fā)生在其中一對(duì)雙胞胎中。如果某些細(xì)胞被編輯，而有些細(xì)胞則沒有，那么嬰兒可能會(huì)有含有編輯基因的肝細(xì)胞和具有正常版本的心臟細(xì)胞。這可能會(huì)也可能不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。

另一個(gè)問題是在體外操作胚胎 - 在生殖道的正常環(huán)境之外 - 我們無法精確復(fù)制正常營(yíng)養(yǎng)，氧氣水平，激素和生長(zhǎng)因子 - 可能導(dǎo)致發(fā)育異常，包括超大胎兒，代謝問題和等等。當(dāng)沒有嘗試進(jìn)行遺傳修飾時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生常規(guī)程序，如體外受精。

幸運(yùn)的是，大自然非常善于通過胚胎死亡和自然流產(chǎn)清除異常胚胎。即使在正常繁殖的健康人群中，也有近一半的胚胎在女性知道自己懷孕之前死亡。

我們已經(jīng)設(shè)計(jì)了嬰兒 - 并且有益處

雖然我已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了可能出現(xiàn)的問題，但我相信科學(xué)將會(huì)發(fā)展，使得轉(zhuǎn)基因嬰兒比未經(jīng)修飾的嬰兒更健康。這些改進(jìn)將傳遞給后代?？梢酝ㄟ^遺傳修飾從家族中去除嚴(yán)重衰弱的遺傳異常，例如Tay-Sachs綜合征。

可以說，設(shè)計(jì)師嬰兒已經(jīng)開始使用一種稱為植入前遺傳診斷(PGD)的技術(shù)。來自胚胎的一些細(xì)胞被篩選了數(shù)十種，并且可能數(shù)百種遺傳異常，例如唐氏綜合癥，囊性纖維化和泰薩綜合征，僅舉幾例。父母也可以選擇所需性別的胚胎。在我看來，選擇哪種胚胎植入顯然是設(shè)計(jì)嬰兒。

更進(jìn)一步，PGD并不僅限于消除疾病。未來的父母也可以選擇其他特征。當(dāng)其中一個(gè)未成年父母不育時(shí)，有一些目錄提供種族，身高和體重，甚至是精子或卵子捐贈(zèng)者的教育水平，他們也被確定沒有主要遺傳缺陷，并且沒有艾滋病和其他性病。

在我看來，如果程序在道德和道德上被認(rèn)為是可接受的，那么大多數(shù)遺傳修飾可能會(huì)像他所說的那樣編輯胚胎，將涉及去除有害特征而不是添加理想的特征。因?yàn)檫@些變化將被定位，它們將比基本上所有精子和卵子的DNA中隨機(jī)發(fā)生的突變更加精確且有害。

利用所有這些生殖技術(shù)，還有另外一個(gè)考慮因素：所述程序的巨大成本。社會(huì)應(yīng)該在多大程度上投入稀缺的醫(yī)療資源來應(yīng)用這些技術(shù)，特別是因?yàn)槿魏胃＠伎赡苤饕獊碜愿辉＜彝?

在評(píng)估人類潛在的遺傳操作時(shí)，需要牢記這些觀點(diǎn)。