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图片来源@视觉中国
文 | 视察将来科技基因医治正在率领人们走向先人类时期。
家喻户晓，基因很首要。人类的基因组常被比作是一本书写生命的“天书”——人类凭借A、T、C、G四种碱基，却配对出了高达60亿的可能，碱基的无量组合也蕴含着人类进化、生老病死的神秘，而DNA则散布在23对染色体中。能够说，基因贮存着生命的多种信息，会抉择人的许多生命特点，包罗是不是会得某种疾病，能够说操控着人的生、老、病、死。
在这样的配景下，尝试掌握生命的明码来改动生、老、病、死就成为了人们的欲望——基因医治也趁势而生。更首要的是，如今，除了对非生殖细胞的基因进行润饰和革新，人类还将手伸向了生殖细胞，并希图打造全新的人类。
从非生殖细胞到生殖细胞
从实质下去看，基因就是DNA份子上拥有遗传效应的一段特定的核苷酸序列，是DNA的一个共同部份。染色体则是由直径仅100埃（1埃=0.1纳米）的DNA组蛋白高度螺旋化的纤维所组成。
而人类基因组就是一集体一切的DNA，含有约31.6亿个DNA碱基对，包罗大约2-3万个基因。这些基因中除了编码蛋白质的两万多个基因以外，还包孕了数千个RNA基因。假如从单个细胞中掏出并拉伸成链，长度可以达到2米。基因不只能够经过复制把遗传信息传递给下一代，还能够使遗传信息失掉表白。不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，都是基因之间的差别致使的。
20世纪80年代末期，人类关于基因的意识还十分无限，彼时，重塑人类基因组的独一办法就是在子宫内对胎儿进行鉴定，而后在发现那些无害的高外显率基因渐变后终止妊娠。到了20世纪90年代，胚胎植入前遗传学诊断能够让患者选择移植没有致病渐变的胚胎。
而20世纪90年代末期，基因医治的泛起却完全改动了遗传学。当初，人们能够关于基因进行定向革新。这也标记着“踊跃优生学”卷土重来。迷信家终于摒弃了歼灭无害基因携带者的设法，并开始向往改正人类基因缺点的将来，使得人类的基因组可以“日益完美”。
实质下去看，基因医治能够分为两种截然不同的类型。第一品种型是对非生殖细胞（血液、脑或肌细胞）的基因组进行润饰。虽然这些遗传润饰会影响细胞的功用，然而其实不会改动人类下一代的基因组。假如将某种基因变动导入肌细胞或血细胞，那末这类变动其实不会传递给人类胚胎。当宿主细胞死亡时，上述基因也将随之隐没。
1990年，一个得了患上ADA-SCID疾病的4岁小女孩儿阿珊蒂就承受了这类对非生殖细胞基因进行代替的医治。ADA-SCID疾病是一种因为腺苷脱氨酶（ADA）缺点所致使的重大综合性免疫缺点疾病。对阿珊蒂来讲，四周的世界无处不存在着风险。哪怕和普通人共饮一杯水，乃至是在同一间房间里呼吸，均可能会带来致命的结果。迷信家们使用病毒载体作为递送办法，经过体外基因工程，将安康的ADA基因导入到她本身细胞中，并将编纂后的细胞从新注射回她的体内。
在医治的半年内，阿珊蒂体内的免疫T细胞程度就恢复了正常。在接上去的2年里，她的安康情况不停失掉改良，过上了和同龄人简直没有差别的童年。这一案例被以为是基因医治开展史上一个首要的里程碑，迷信家们经过人体实验实现了对基因疗法的概念验证，证实了基因医治的平安性和可行性，鼓舞了更多的临床实验的发展。
比拟之下，第二品种型的基因医治则显得更加保守，它能够经过润饰基因组来影响生殖细胞。只有基因组变动被导入至精子或卵子这类人类生殖细胞后就能自我复制。它将被永远地整合到人类基因组中而且代代相传上来，而拔出曾经的基因会成为人类基因组密不成分的一部份。
在20世纪90年代末期，人们还不敢想象还可以利用生殖细胞发展基因医治，毕竟过后也不足将基因改动导入人类精子或卵子的牢靠技术。但如今，过来的技术限度曾经失掉解决，人们正在尝试润饰基因组来影响生殖细胞，并试图想像先人类的世界。
基因革新生殖细胞
实际上，在20世纪90年代之前，人们关于经过改动生殖细胞来永远性地修改人类基因组，而且借助“生殖细胞基因医治”完成人类遗传学的终极梦想还大刀阔斧。但到了20世纪90年代初期，永远性人类基因组工程所面临的应战只剩下最初三项。这些已经被以为无奈跨越的应战，当初都逐步迎来成功的曙光。
第一项应战就是要建设牢靠的人类胚胎干细胞系。胚胎干细胞是从初期胚胎的囊胚内细胞团中提掏出的干细胞。它处于一种过渡形态，即在试验室前提下，胚胎干细胞能够像普通细胞同样成长与操作，然而它们也能分化为活体胚胎中各种组织的功用细胞。
也就是说，改动胚胎干细胞基因组就能轻而易举地完成永远性改动生物体基因组的指标。假如胚胎干细胞基因组可以被定向改动，那末这类基因改动就有可能被导入至胚胎中，随后又将进入由胚胎造成的各种器官并遍布全部生物体。因此，对胚胎干细胞进行遗传润饰是完成生殖细胞基因组工程的必经之路。
詹姆斯·汤姆森（James Thomson）是一名来自威斯康星大学的胚胎学家。20世纪90年代末期，他开始从人类胚胎中尝试提取干细胞。1996年，在获取威斯康星大学的许可后，汤姆森便从体外受精诊所获得了36集体类胚胎。他将其中14个胚胎搁置在造就箱中成长，直到它们成为细胞团。
利用已经在猕猴身上失掉完善验证的这项技术，汤姆森在去掉了胚胎的外层细胞后，将其放入“豢养细胞”与滋润细胞中持续成长，终究提掏出大量的人体胚胎干细胞。当这些细胞被植入到小鼠体内后，它们可以分化成为人类胚胎的三个胚层，而且为构建皮肤、肌肉、神经、肠道、血液等各种组织奠定了根底。
只管这些干细胞可以反应出许多人类胚胎产生的特点，然而汤姆森仍是发现它们存在显著的局限性：这些胚胎干细胞简直可以造成整个人体组织，然而它们在转化为精子与卵子等组织时的效力却十分低。实践下去讲，导入这些胚胎干细胞的基因改动能够传递给胚胎中的一切细胞，然而恰恰那些最首要的生殖细胞却被排除在外，但是只要它们能力把基因传到下一代。
但是，在人类胚胎干细胞系还未培育实现时，简直是在毫无征象的状况下，该畛域的钻研忽然就被片面叫停。2001年，美国总统乔治·沃克·布什（George W. Bush）对胚胎干细胞钻研做出了严格限度，除了曾经建设的74个胚胎干细胞系以外，阻止从胚胎中再提取新的干细胞系，其中也包罗体外受精过程当中废弃的胚胎组织。因此从事胚胎干细胞钻研的试验室面临着严格监管与资金增添。
在2006年和2007年，布什总统再次否决了扩张联邦政府对胚胎干细胞钻研资金反对的法案。不外，只管过后联邦政府的禁令让基因组工程学家的热心一泻千里，然而人们却踏出了人类基因组改动的第二步：人们曾经能够经过牢靠与高效的伎俩将定向改动导入现存胚胎干细胞的基因组。
一开始，人们感觉这项技术应战的难度基本无奈跨越。迷信家能够将干细胞袒露在辐射中使基因产生渐变，然而因为这些渐变在全部基因组中呈随机散布，因此任何试图对渐变发生定向影响的致力均付诸东流。虽然携带已知基因变动的病毒可以将外源基因拔出曾经基因组中，然而其拔出曾经位点通常也是随机选择，更不必说拔出曾经的基因还会被基因组缄默化。
不外，如今，在基因编纂技术（CRISPR）曾经获取了日新月异的开展的状况下，这一问题曾经失掉了极大的改良。只管基因编纂技术尚存在某些缺乏，然而与其余任何基因革新办法比拟，这类办法依然是最便捷、弱小与高效的基因编纂工具。这项反动性技术源于微生物本身某种奥秘的进攻机制，它最先由从事酸奶加工的科研人员发现，而后由RNA生物学家经过再编程完成了遗传学家期盼已久的梦想：它能够对人类基因组进行定向、高效与序列特同性润饰。
转基因人的最初一步
目前，间隔实现人类基因组永远性定向润饰就差最初一步。咱们需求把在人类胚胎干细胞中创立的基因改动整合到人类胚胎中。
但是，无论是从技术层面仍是伦理角度来看，将人类胚胎干细胞间接转化为正一般人类胚胎都不成思议。即便人类胚胎干细胞能够在试验室前提下分化为一切类型的人体组织，然而当人类胚胎干细胞间接移植到女性子宫后，咱们仍然无奈指望这个细胞能够自动造成正一般人类胚胎。当人类胚胎干细胞被移植到植物体内后，其中大部份细胞也只能分化为某些疏松的胚层构造，而这与受精卵在人类胚胎发育过程当中所造成的解剖学与生理学结构相去甚远。
为此，钻研人员设计出一种潜伏的代替计划，他们先等胚胎解剖构造根本造成后（例如受孕数天或数周后）再对其进行总体遗传润饰。然而这类方法也面临为难的地步：人体胚胎一旦造成各种胚层，那末就很难再对其进行基因润饰。而且，即使先抛开技术问题，在人类活体胚胎中尝试基因组润饰必定会诱发生物学与遗传学范畴之外的各种耽忧。
值得留意的是，把持基因与把持基因组是两种彻底不同的概念。要知道，在天然前提下（尤为是在胚胎细胞或生殖细胞中）关于基因组进行把持将面临来自技术畛域的微小应战。然而如今这类危险曾经再也不局限于某个细胞，而是间接指向咱们人类本身。
试想一下，假如人类基因组工程根据：别离出真实的人类胚胎干细胞（可以造成精子或卵子）；应用某种技术在这个细胞系中创立牢靠的定向遗传润饰；将基因润饰的干细胞间接转化为人类精子与卵子；经过体外授精技术使这些通过润饰的精子与卵子孕育出人类胚胎的步骤来进行，咱们也许就能失掉转基因人。
虽然每个步骤以后均受制于技术开展程度，但其中还有许多问题悬而未决。正如干细胞生物学家乔治·戴利（George Daley）所指出的：“基因编纂诱发的最基本问题在于，咱们将如何对待人类的将来，以及咱们是不是应该在改动本身生殖细胞上迈出症结的一步，同时咱们在某种意义上要把控遗传命运给人类带来的微小危险。”毫有意外，人类正在野着完成“加强”本身基因组的欲望疾走而去，但在此以前，咱们首先要意识到这件事件的微小危险。 |
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