基因编辑技术的研究和应用:伦理学的视角

作 者:

作者简介:
邱仁宗(1932- ),男,中国人民大学伦理学与道德建设研究中心研究员,研究方向:生命伦理学,科技哲学,E-mail:qiurenzong@hotmail.com。北京 100872

原文出处:
医学与哲学

内容提要:

介绍了基因编辑技术的历史和现状,归纳总结了CRISPR/Cas9技术的发展历程,及其优缺点。着重讨论了基因编辑技术研究和应用中的伦理问题,提出应对基因编辑研发技术采取积极、审慎的基本方针,在证据和审查机制基础上,分阶段开展相关工作;同时将基础研究和前临床研究置于优先地位;应该允许将基因编辑技术用于体细胞的基因治疗,目前应禁止将该技术用于生殖系细胞的治疗,不考虑用于基因增强,对非人生物的基因修饰也必须有所规范和管控。


期刊代号:B2
分类名称:科学技术哲学
复印期号:2016 年 10 期

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       中图分类号:R-052 文献标识码:A 文章编号:1002-0772(2016)07-0001-07

       2015年5月Protein & Cell杂志发表我国科学家、广州中山大学黄军就等首次成功修饰人胚基因的论文[1],引起了国际科学界的争议。2015年6月29日《纽约时报》科学版发表一篇题为“中西科学伦理鸿沟”的署名文章[2],文章称,中国每年花费数千亿元用于科研,建造了数十个实验室,训练了数千名科学家,努力成为生物医学研究的领袖。但匆匆忙忙追赶科学前沿可能要付出代价:专家担心中国的医学研究人员正在跨越西方长久以来公认的伦理边界。当广州中山大学34岁的黄军就领导的团队发表人胚胎基因编辑的实验成果时,全世界的科学家都震惊了。然后文章提到,翟晓梅教授转述卫生部专家委员会的观点:黄博士的实验在伦理学上是可接受的,因为其不是以生殖为目的。该文作者表示翟教授的立场使一些海外科学家惊愕。可是,笔者思考的是,文章所说的西方长久以来公认的伦理边界在哪里呢?黄军就他们的团队跨越了那条公认的伦理边界吗?翟晓梅教授合情合理的评论怎能引起一些海外科学家的惊愕呢?

       本文拟在扼要介绍基因编辑技术后,着重讨论该技术引起的伦理问题,在探讨这些问题时也顺便回答对我国科学家和生命伦理学家的上述责难。

       1 基因编辑的历史和现状

       作为一门应用伦理学的生命伦理学(或医学伦理学),学科对某一具体问题做出伦理判断或制定评价行动是非对错标准时必须首先了解相关事实,即英国伦理学家,Ross所说的“非道德事实”或与道德无关的事实。因此,我们首先要了解基因编辑是怎么一回事。在与成簇的、规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)相关联的由RNA引导的内切酶CRISPR相关蛋白9(CRISPR associated protein,Cas9)基础上基因组工程技术的最新进展使得我们能够系统探讨哺乳动物基因组的功能。与当代计算机中文字处理器的搜索功能相类似,Cas9能够依靠短的RNA搜索串被引导到复杂基因组的指定位置。利用这种系统基因组内的DNA序列及其功能输出很容易在选择的任何机体内被编辑或调控。由Cas9介导的基因改变是简单的和可扩展的,使研究人员能够阐明在系统层次基因组的功能组织以及建立基因变异与生物学表现型之间的联系。利用CRISPR/Cas9的基因编辑技术又是一个关于一种神秘的原核防御病毒的机制如何变成一个最为有力的和通用的工程生物学平台的有趣故事,这个故事说明了基础科学研究的重要性,基础研究是科学的脊梁。正如DNA重组技术得益于限制性内切酶(对噬菌体与细菌之间的战争至关重要)的基础研究一样,最新一代基于Cas9的基因组工程工具也是基于对细菌抗噬菌体防御系统的研究[3]。

       什么是CRISPR/Cas9?CRISPRs是含有短的重复碱基序列的原核DNA片段,每一个重复系列之后是来自先前接触的细菌、病毒或质粒的短的间隔DNA(spacer DNA)片段。Cas9是CRISPR associated protein 9这一短语的缩写,即与CRISPR相关联的蛋白质9或核酸内切酶。CRISPR/Cas系统是抵御外来因子如质粒和噬菌体的原核免疫机制,为细菌提供获得性免疫。CRISPR spacers能辨认外来遗传因子,并将它们切除,类似真核有机体的RNA干扰(RNAi)。CRISPRs在大约40%经测序的细菌基因组,以及大约90%经测序的古细菌内存在。CRISPR/Cas9是一种使科学家能够通过消除、代替或添加部分DNA序列来编辑基因组的新技术。虽然不是第一件对基因进行操作的工具,以前的工具有:锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)和归巢核酸内切酶(兆碱基大范围核酶),但CRISPR/Cas9是迄今为止最为有效、低廉和容易的方法,使得精确的基因操纵实际上能够在所有活细胞中进行,包括在活体内。如果我们把基因组当作一本充满数百万字的遗传密码,那么CRISPR/Cas9就可看作是用来插入或删除字(基因)甚至改变单个字的有效工具。那么CRISPR/Cas9是如何做到这一点的呢?实际上,这门技术我们取自自然界。有些细菌甚至古细菌利用其内置的基因编辑技术来保护自己免受有害病毒的侵袭,这是一种原始的免疫系统。它们用一对分子剪刀在精确的位置上剪断DNA的双螺旋,这样就可以添加或消除一些DNA片段。Cas9这种内切酶就是这些分子剪刀,它附属于一小段RNA,后者能引导分子剪刀到所要的位置。当切断DNA时,DNA就开始修复自己,但这种自然修复方法容易发生错误,导致增添或删除一些DNA片段。利用CRISPR/Cas9可使这种情况发生改变,例如,我们可以插入一段正常的或所要的DNA序列以代替原来的,但这一程序更为复杂一些。

       在此,仅提及两个研发CRISPR/Cas9基因编辑技术的先驱团队。一组是以加州大学伯克利分校的化学家Jennifer Doudna(1964年~)和法国微生物学家、德国马克斯·普朗克感染生物学研究所所长Emmanuelle Charpentier(1968年~)为首的团队,他们于2012年8月17日在Science杂志发表了CRISPR/Cas9编辑技术[4]。麻省理工学院和哈佛大学合作成立的Broad研究所生物医学工程Zhang教授(1982年~)为首的团队基于2011年以来的研究首先发明了真核基因组编辑方法,论文于2013年1月3日发表在Science杂志[5]。虽然Doudna和Charpentier发表论文在先,然而Zhang却获得了专利权。前者已延请律师准备打一场基因编辑技术的专利权官司[6]。这引起了学界两方面的关切:其一,赋予某人专利权后,其他科学家还能不能自由地运用该技术进行研究,还是必须缴纳专利费用;其二,不少有识之士担心,基因编辑技术处于起步阶段,赋予某人专利会严重阻碍该技术的开发应用,甚至从根本上怀疑这种专利权能否在伦理学上得到辩护。至今,由于跨国制药公司对一些安全有效的药物拥有知识产权,许多发展中国家无力支付昂贵的专利费,从而使千百万病人对这些药物可望不可即,而仍然承受疾病的煎熬。因而世界卫生组织和联合国艾滋病联合规划署以及一些医学家和生命伦理学家纷纷建议对知识产权和专利权制度进行改革。这需要另撰专文讨论。

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