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?
: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?
: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?
: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?
: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