事实如此浪漫

基因编辑必须考虑到不可预见的因素

图片插图由凯尔·劳森/ Flickr

A.差不多一年前,我参加了在美国国家科学院举办的人类基因编辑国际峰会。该活动部分由詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)组织,她可以说是Crispr-Cas9的发明者之一。这是一种新的生物技术工具——便宜、容易使用、可靠——使世界各地成千上万的科学家能够修改植物的基因、建立生物模型和活的人类细胞。

议程上最重要的议题之一是关于如何编辑生殖系的辩论。生殖系是精子和卵子中包含的可遗传密码,并将其传递给后代。一个主要的担忧是,Crispr-Cas9将为“基于市场的优生学”开辟新的领域——基因组编辑将与体外受精技术相结合。探索这一领域的动机当然是存在的:例如,许多提前知道新生儿患有唐氏综合症的母亲选择堕胎;如果他们事先知道他们的孩子会患自闭症或重度抑郁症,如果他们有能力修改智力或精神风险特征的基因标记,他们可能会受到诱惑,利用这一点。事实上,保险公司甚至可能提供一种选择,为与自闭症相关的基因的体外修饰或消除乳腺癌风险的基因支付费用。

Crispr-Cas9已经应用于单基因或“单基因”疾病,如囊性纤维化、镰状细胞病、X-SCID和罕见的难治性眼病。许多“酶缺乏症”,如脂蛋白脂肪酶缺乏症,将是很好的候选,癌症研究人员正在利用它来改变我们自己的免疫系统,以帮助对抗癌症。但Crispr-Cas9在改变孤独症谱系障碍或预测智力、焦虑和抑郁的标记物等特征方面可能没有那么有用。后两种可能甚至不是疾病本身,而只是世界上存在的方式。然而,人们对了解这些标记、开发和营销它们有着浓厚的兴趣,也许有一天,改变它们变得更好。

1979年,哲学家米歇尔·福柯(Michel Foucault)创造了“生物权力”这个词。他写道,“我的意思是说,很多现象在我看来非常重要,也就是说,一组机制通过人类的基本生物学特性成为对象的政治策略,总体战略的权力,或者,换句话说,如何从18世纪开始,现代西方社会采纳了人类是一个物种这一基本生物学事实。这就是我所说的生命力量。”

你可能认为Crispr-Cas9的出现已经并将继续使他的概念更加突出。科学家们已经创造出了“Cas9老鼠”,它进一步简化了基因修饰过程:这种老鼠的细胞中含有与Crispr-Cas9相同的蛋白质,这种蛋白质可以切割DNA,因此只需要一个容易传递的RNA分子就可以进行基因修饰。这为创造“Cas9人”,即细胞中稳定表达Cas9蛋白的人,建立了跑腿工作,这种人更容易被修改,甚至可能通过简单的注射。(“当我们控制了基因,它的拥护者承诺,我们将成为自己命运的主人。科学史学家纳撒尼尔·康福特发表在《基因被高估》一文中大西洋六月。)

但生物技术对生命的控制并非一帆风顺。举例来说,立法者在峰会几周后增加了一项条款,禁止美国食品和药物管理局考虑对胚胎进行任何基因改造。自然也对生物技术的掌握提出了阻力。多因素或复杂疾病或特征的修复可能永远不会被设计出来。的确,把精神疾病看作是遗传学或数据方面明显可以解决的问题,并把它们从社会压力因素(如财务状况)的背景下移除,是很有诱惑力的。但这是一种错觉。在峰会上,布罗德研究所(Broad Institute)所长埃里克·兰德(Eric Lander)暗示了原因。

他解释说,博德研究所的研究人员已经在免疫系统基因中发现了一种叫做补体第四成份它还与“神经元突触、树突、轴突和细胞体”结合,并标记大脑中的突触连接要修剪。这种基因的变异(可能会增加太多的连接)似乎增加了一个人患精神分裂症的风险,但不是很大,从一般人群的1%到1%仅为1.25%. 更重要的是,10%的精神分裂症风险与整个基因组中成千上万的其他基因变异有关。患精神分裂症的88.75%风险的其余部分被称为“遗传力缺失之谜”——它可能与表观遗传标记、我们尚不了解的多种遗传变异的相互作用,或个人经历中发生的与发育或环境压力有关的事情有关。因此,兰德在他的演讲中正确地缓和了人们对使用Crispr-Cas9来针对精神分裂症等复杂特征的热情。

但在几个月内,他的情绪明显改变了。回到布罗德,慈善家泰德·斯坦利曾捐出6.5亿美元用于调查兰德团队创建的神经精神障碍的基础“打开精神分裂症的黑匣子,”这段视频表明,我们正在破解精神疾病背后的机制。事实上,我们远非如此。例如,今年秋天,缺陷DIXDC1-与精神分裂症候选基因直接相互作用的基因DISC1据报道,它与双相情感障碍、精神分裂症或自闭症谱系障碍有关。还有另一个基因,SHANK3.但这两种情况之间的联系都很弱,增加了这些疾病的风险一个百分点的零头.虽然神经精神疾病是高度遗传性的,但没有单一的遗传变异对遗传风险有很大的影响。

如果有精神疾病的基因就好了——我们可以用Crispr-Cas9这样的工具改变或剪掉它。但许多导致不同形式精神病的变异可能是多效性的,这意味着它们在不同的细胞或组织中有不同的,通常是不相关的影响,它们的积极和消极影响可能取决于它们的遗传背景,也就是它们遗传的其他遗传变异。悉达多·慕克吉在他的书中写道基因他承认,我们可能永远不会开发出精神分裂症基因变异的“前沿目录”,这将使我们能够仅仅根据一个人的基因组来预测他们是否会患上这种疾病。

许多或大多数这些基因变异甚至可能提供进化优势。我们不应该排除潜在的特征(称为“内表型”),这些特征使我们倾向于双相情感障碍、抑郁症、精神分裂症,甚至自闭症,这些特征可能提供进化健康益处,当我们将数十或数百个其他基因变异正确组合时,我们还无法检测到自闭症和精神分裂症在人类中发病率很高. 自闭症患者的贡献近乎传奇。大卫·福斯特·华莱士(David Foster Wallace)和安德鲁·所罗门(Andrew Solomon)等抑郁症患者都是出色的作家。1995年,阿诺德·路德维希(Arnold Ludwig)报告称,在著名小说作家中,精神障碍的发生率为77%。(认知科学家史蒂文·平克(Steven Pinker)怀疑作家和诗人的骚动程度是否如此之高。“有一种浪漫的文化刻板印象,作家们自己喜欢坚持痛苦的过程,需要一间独居的小屋,你不得不讨厌读书旅行,”他告诉我。“我怀疑这对大多数作家来说是真的。”)

正如Comfort在大西洋,“达尔文的伟大见解是,虽然物种确实在变化,但它们不会朝着一个预定的目标前进:生物体利用当时可用的工具适应当地条件。”我们这个时代可用的工具是激进的:生物技术希望优化基因的功能,以获得最大的回报——在健康、智力、运动能力等方面,创造更光明的未来。

但人们往往不承认的是,没有优越的基因。相反,基因的每一个版本都是有权衡的。因此,基因改造应该让我们变得谨慎:它可能会导致我们无法预见的新弱点或优势的丧失,这取决于我们所处的环境生态位。

吉姆·科祖贝克(Jim Kozubek)是一位居住在马萨诸塞州剑桥的数据科学家,也是本书的作者现代普罗米修斯:用Crispr-Cas9编辑人类基因组

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看:科学历史学家纳撒尼尔·康福特(Nathaniel Comfort)表示,围绕CRISPR发展起来的价值数十亿美元的产业被炒作了。

铅像是由凯尔·劳森通过Flickr

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