破译基因剪刀如何改写生命密码

　　还记得《生活大爆炸》中的莱纳德，他因为乳糖不耐症被谢耳朵嘲笑。其实，我们亚洲人，特别是国内，除去那些生长在以畜牧业为主地区的小伙伴，从古至今大多数人不像欧美人那样有着从小喝牛奶的习惯，所以乳糖不耐受的情况比较普遍，据一些数据统计，国人乳糖不耐受的发生率高达90%。
　　那么会产生＂乳糖不耐症＂到底是什么原因呢？简单地说，＂乳糖不耐＂最主要的原因就是体内缺乏消化乳糖的＂乳糖酶＂，不能完全消化分解母乳或牛乳中的乳糖所引起的非感染性腹泻，又称乳糖酶缺乏症。
　　而引起这种症状的原因，一方面是由遗传决定的种族基因差异；二是由于不同的饮食环境及习惯的不同，与人类世代饮食习惯导致基因改变相关。所以我们会发现，这种病症的主要原因和基因有很大关系。
　　2015年11月5日，英国多家报纸报道了世界上首例婴儿白血病患者被成功治愈的奇迹。据报道，女婴莱拉在14周大时，确诊患急性淋巴细胞血癌，经化疗、骨髓移植等传统疗法后病情没改善，医生甚至建议家属为女婴准备后事。
　　莱拉的父母却并没有放弃，在医生建议下，他们允许伦敦大奥蒙德街医院的医生采用德国生物技术公司开创的细胞治疗方法治疗孩子。医生将1毫升基因编辑过的5000万个细胞注入了莱拉的体内。奇迹发生了，几周后理查德兹开始出现好转的迹象，如今检测结果发现莱拉身体内的癌细胞已经完全消失了。
　　随着基因治疗的研究发展，科学家和研究人员们发现，可以通过基因治疗修补先天缺陷的基因，用来治疗人类的病症。
　　《破天机：基因编辑及其控制演化的惊人力量》（以下简称《破天机》）当中让我们明白：生物世界的基本规律是演化，演化的核心机制是自然选择，自然选择的基本单位是基因。
　　2020年诺贝尔化学奖授予了两位女科学家，伊曼纽尔·夏彭蒂耶和詹尼佛·A.杜德娜，以表彰她们在基因编辑研究领域做出的卓越贡献：利用CRISPR-Cas9＂基因剪刀＂以极高的精度编辑动物、植物和微生物DNA。
　　詹尼佛·A·杜德娜博士就是本书的作者之一。她是RNA与蛋白质生物化学、CRISPR生物学与基因组工程方面的世界级专家，美国科学院、美国艺术与科学院院士。
　　而本书的另一位作者，斯坦伯格博士是一位生物化学家，哥伦比亚大学生物化学与分子生物物理学系助理教授，曾发表过多篇关于CRISPR技术的高影响力论文。
　　身为CRISPR技术先驱的杜德娜与亲历者斯坦伯格，回顾了基因编辑技术的发展史，展望了未来的发展趋势，并梳理了相关社会与伦理议题。CRISPR可以说是目前为止最先进的基因编辑机制之一
　　亿万年来，细菌在与病毒经久不息的鏖战中，演化出了一套适应性免疫系统：CRISPR。即，细菌会＂记住＂病毒的DNA序列，等后者再次入侵时予以反击，切断其DNA。
　　就是病毒能把自己的基因整合到细菌，利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务，细菌为了将病毒的外来入侵基因清除，进化出CRISPR-Cas9系统，利用这个系统，细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的基因组上切除，这是细菌特有的免疫系统。
　　简单来说，就是在某些细菌的免疫系统中，CRISPR本来就天然存在着。当细菌们遇到病毒入侵的时候，细菌就会想尽办法消灭敌人。
　　亿万年后，生物圈的人类认识了基因，解开了DNA的双螺旋结构，学会了＂阅读＂基因。有了CRISPR这把＂上古神剑＂，人类更进一步，可以轻松地＂编辑＂基因了。这意味着，在未来，理性设计将逐渐取代自然选择，成为生物演变的动力。
　　这种突破性的技术通过一种名叫Cas9的特殊编程的酶发现、切除并取代DNA的特定部分。通过操纵CRISPR这把基因剪刀，科学家们不仅可以对基因进行人为的剪切或修改；而且还可以极其精准地改造任意一段基因。这种技术的影响极其深远，从改变老鼠皮毛的颜色到设计不传播疟疾的蚊子和抗虫害作物，再到修正镰状细胞性贫血等各类遗传疾病等等。
　　CRISPR在生物医学研究领域引起一场巨变。而且它不像其他基因编辑手段，它使用起来廉价、迅速且简单，并因此席卷全球实验室。我们应该如何看待基因编辑？
　　有了CRISPR，生物体的基因组就变得像文本一样可以被编辑。也就是说，科学家可以使用强大的生物技术来修饰活细胞里的DNA，甚至改造这个星球上所有物种的遗传密码。
　　在书中，我们可以看到科学家可以通过抑制猪的身体里对生长激素起反应的基因，研究制造出了迷你猪，它大小接近家猫，可以作为宠物出售。通过CRISPR，遗传学家已经把亚洲象改造得越来越像猛犸象，或许有朝一日会复原这种已经灭绝的动物……
　　在植物界，CRISPR也已经被广泛用于改造农作物的基因组。这为农业革命铺好了道路，将进一步显著提高人们的饮食质量，确保世界粮食安全。通过基因编辑，科学家已经制造出了抗病水稻、晚熟番茄、脂肪酸水平更健康的大豆，以及含有更少神经毒素的土豆……
　　在实验室培养的人类细胞里，这种新的基因编辑技术已经纠正了许多遗传病，包括囊状纤维化、镰状细胞病、某些形式的眼盲、重症复合免疫缺陷等。研究人员已经纠正了杜兴氏肌肉萎缩症患者身上的突变基因，从而治愈了疾病。在一个血友病的案例中，研究人员利用CRISPR对患者身上发生颠倒的50多万个DNA碱基对进行了精确调整……
　　研究人员希望利用它调整人类基因以消除疾病，创造生命力更加顽强的植物，并且消灭病原体。
　　但是，另外的一些研究人员却对此技术忧心忡忡，他们认为大量噬菌体侵入人体会引发免疫反应，或导致耐抗生素细菌对噬菌体产生抗药性，否则就会消灭它们。
　　编辑人类基因的想法往往引发争议。在2015年3月，一个研究小组在《自然》杂志发表公开信，提出＂严重担忧＂编辑人类基因＂种系＂产生的道德和安全影响。英国纳菲尔德生物伦理学协会副秘书长彼得·米尔斯表达了对扮演上帝和＂定制婴儿＂的担忧。
　　CRISPR基因编辑技术显然已成为医学领域的主要工具，正因为此，我们才要谨慎对待。
　　不过我们依然可以对CRISPR技术持乐观态度，相信进行会有更多研究成果出现来确保这些基因编辑治疗手段的安全性，使该项技术能够真正造福人类。
　　CRISPR的发现与应用，是生物学进入21世纪以来最激动人心的故事，没有之一。CRISPR技术的先驱之一杜德娜与亲历者斯坦伯格，通过《破天机》回顾了基因编辑技术的发展历程，展望了未来的发展趋势，并梳理了相关社会与伦理议题。值得所有关心生物技术与人类命运的人阅读。