基因技术是生物工程中一种基于基因的技术,在人口健康、农业育种和工业生产等方面发挥了重大作用。基因技术的发展历史可以追溯到1953年,沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构,开启了分子生物学的大门,奠定了基因技术的基础。此后,由基因工程衍生出的基因技术包括基因检测、基因修复、基因编辑、转基因技术等,其中基因编辑技术是当前发展最为迅速的一项新兴基因技术。目前主要的基因编辑技术有锌指核酸酶技术(ZFN)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)、归巢核酸内切酶(Meganucleases)和成簇间隔短回文重复(CRISPR)等,其中CRISPR技术是目前最新也最为通用的基因编辑技术,其成本低廉,简单易用,只需花费60美元就可以购买到CRISPR技术所需的基本材料,网络上甚至有免费获得这些材料的途径。
基因技术广泛应用于微生物基因编辑、植物基因编辑、动物基因编辑和人体基因编辑等领域。目前研究最多的是基因技术在人类疾病治疗中的应用,其最终的目的就是通过改变基因结构来达到疾病的预防和治疗。美国再生医学联盟的统计显示,仅2017年第一季度,全球基因疗法领域投资超过10亿美元。CRISPR已经在人类和其它哺乳动物细胞中成功进行了位点特异性的DNA切割,未来有望解决一些人类相关疾病;在商业上,已经用于多种转基因农作物中,利用该技术可以将转基因作物的相关外源基因,在发挥作用后敲除,有望使转基因食品更加安全。
基因技术存在的风险
由于基因技术能改造出新的生物体,因此存在一定的误用和滥用风险,主要集中在伦理和安全上。2017年8月,英国广播公司在其网站发表文章,列出了2050年前人类将面临的十大挑战,其中基因编辑技术位列首位,认为该技术会给人类带来伦理等诸多方面的挑战。
技术自身存在风险
作为一项技术,基因编辑等新兴技术还存在不完善和不成熟之处。2017年8月,CRISPR发明人之一、华人科学家张锋团队指出,不同个体间存在巨大的遗传变异,这些变异可能会影响CRISPR的精确编辑。此外,基因编辑技术目前走向临床应用面临最大的问题是其脱靶风险,如果基因编辑过程中出现脱靶可能引发其他疾病或健康风险。
可能存在伦理问题
基因技术在临床上的应用引发了人们对伦理问题的担忧,目前伦理上争议较大的是人类胚胎基因编辑,不同国家对人类生殖细胞基因编辑态度不同。根据2014年一项研究显示,在全球39个国家的调查中,有25个国家反对人类生殖细胞基因的修饰,并通过法律来执行这项禁令,其中包括了加拿大、澳大利亚、英国以及法国等。另有4个国家已通过文件禁止这类研究进行,但未立法,这其中包括中国。包括俄罗斯在内的9个国家对人类生殖细胞基因修饰的态度不明确,而美国限制人类生殖细胞基因修饰。
对国家安全造成严重影响
基因技术可以用来发明新的病原体,如果这些病原体发生泄露,或是被用作生物武器,将会造成严重损失。站在国家的立场来看,一种新的技术出现时,它总会想到这种技术不好的一面,可能有什么负面的影响或者潜在的威胁,可能会就此做出一些防御性战略。为此2016年2月,美国情报界年度全球威胁评估报告中,将基因编辑技术列入“大规模杀伤性与扩散性武器”威胁清单。
对基因改造产品监管的争议
基因技术在农业上通常用于植物或动物育种过程的改进。基因改造农产品的潜在风险包括:对病害、虫害、环境胁迫的抗性或敏感性增加,毒性或致敏性的潜在变化,以及非靶标影响等。目前在基因产品的监管等方面还存在不同的争议,下面列举几个具体的例子:
无角的奶牛。与大多数肉牛不同,奶牛通常有角。由于人类每天都与有角的奶牛接触,牛角会带来不小的风险,所以大多数奶牛幼年时要去除牛角。美国加利福尼亚大学戴维斯分校的研究人员利用基因编辑技术关闭了奶牛体内编码角的基因。这种表现型只是将一些自然界本可以发生的事情重复了出来,因为自然界中有一些牛天生就是不长角的,而有人却觉得这是一件了不得的大事。依据美国《联邦食品、药品和化妆品法案》,美国食品药品管理局(FDA)指出,这种基因编辑的动物要像新的兽药一样,必须经受多年的审查,并遵守药物批准的要求。针对这种情况,畜牧业已经开始反抗,要求国会禁止FDA的做法,并将其权力移交给美国农业部(USDA)。
抗褐变的蘑菇。美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员利用基因编辑技术关闭了蘑菇中引起褐变的酶的基因。这种所谓的“失效”突变模仿了自然界中经常发生的过程,这种情况产生的结果是完全无害的。它与自然界存在的金黄色葡萄或是小型葡萄完全一样,都发生了“功能失活”突变,而这两种葡萄已经被人类安全食用了许多年,并未发现致病效应,也不需要事先获得政府的批准。这种蘑菇实际上已经过USDA仔细审查,认为不值得进一步审查——事实上并不像许多媒体报道的那样“逃脱”了监管。
目前,迅猛发展的基因技术正在给我们的生活带来巨大的变化,在享受先进科学技术带来的种种福利的同时,我国在核心技术的创新以及相关的伦理学和法律法规监管等方面还应进一步加强,以确保这一先进技术得到正确而有效的应用。