剛剛，2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉。法國(guó)生物化學(xué)家埃馬紐埃爾·沙爾龐捷（Emmanuelle Charpentier）、美國(guó)生物學(xué)家詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）因?qū)π乱淮?a target="_blank" href="http://www.fqxs.cn/tag/%e5%9f%ba%e5%9b%a0%e7%bc%96%e8%be%91" title="View all posts in 基因編輯">基因編輯技術(shù)CRISPR的貢獻(xiàn)，摘得今年的獎(jiǎng)項(xiàng)。

左圖為沙爾龐捷，右圖為杜德納

埃馬紐埃爾·沙爾龐捷生于1968年，現(xiàn)任馬克思·普朗克生物感染研究所主任，同時(shí)是瑞典于默奧大學(xué)的訪問(wèn)教授。詹妮弗·杜德納生于1964年，現(xiàn)任加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)及化學(xué)工程系教授。

2011年，杜德納開始與沙爾龐捷合作發(fā)展CRISPR技術(shù)。一年后，兩位女生物學(xué)家在《科學(xué)》雜志發(fā)表論文并首次指出，CRISPR-Cas9系統(tǒng)在體外實(shí)驗(yàn)中能“定點(diǎn)”對(duì)DNA進(jìn)行切割，顯著提升了基因編輯的效率，為該領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。兩位科學(xué)家被《時(shí)代》周刊評(píng)為2015年全球最具影響力100人，并收獲了包括生命科學(xué)突破獎(jiǎng)在內(nèi)的多項(xiàng)生命科學(xué)大獎(jiǎng)。

CRISPR-Cas9 基因編輯系統(tǒng)是本世紀(jì)最為重要的生物發(fā)現(xiàn)之一。2015年，《科學(xué)》將它評(píng)為年度突破；助力這項(xiàng)技術(shù)誕生的科學(xué)家們也先后獲得了有“科學(xué)界奧斯卡”之稱的“突破獎(jiǎng)”（Breakthrough Prize），在分子生物學(xué)界影響深遠(yuǎn)的“格魯伯遺傳學(xué)獎(jiǎng)”（Gruber Genetics Prize），以及表彰重大生物醫(yī)學(xué)突破的“沃倫·阿爾珀特獎(jiǎng)”（Warren Alpert Prize）。

在2014年12月的《環(huán)球科學(xué)》中，《編輯基因：更快、更準(zhǔn)、更簡(jiǎn)單》一文就對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的作用機(jī)制、發(fā)展歷程及前景展開詳細(xì)介紹。雖然爭(zhēng)議尚存，但毫無(wú)疑問(wèn)，這項(xiàng)在2015年被《科學(xué)》雜志評(píng)為“年度科學(xué)突破”的新興技術(shù)，正在開創(chuàng)一個(gè)全新的時(shí)代。

撰文?瑪格麗特·諾克斯（Margaret Knox）

翻譯?馬文靜

1973年，斯坦利·N·科恩（Stanley N. Cohen）和赫伯特·W·博耶（Herbert W. Boyer）找到了改變生物體基因組的方法，成功將蛙的DNA插入到細(xì)菌中。20世紀(jì)70年代末，博耶的基因泰克（Genetech）公司對(duì)大腸桿菌進(jìn)行基因改造，使其帶有一個(gè)人源基因（這個(gè)基因是人工合成的），最后生產(chǎn)出治療糖尿病的胰島素。很快，加利福尼亞州拉霍亞的索爾克生物研究所（Salk Institute for Biological Studies）的科學(xué)家培育出了第一只轉(zhuǎn)基因小鼠。

基因工程領(lǐng)域取得的這些巨大成就改變了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的進(jìn)程。但是，早期的基因改造方法有兩大局限：不甚精確，并且難以量產(chǎn)。那時(shí)，DNA插入基因組的行為是隨機(jī)的，科學(xué)家只能祈求好運(yùn)，但愿自己能得到一個(gè)有用的突變。1990年，研究人員取得了跨越式的進(jìn)步。他們?cè)O(shè)計(jì)出能在特定位點(diǎn)對(duì)DNA進(jìn)行剪切的蛋白，突破了第一個(gè)局限。但是，每想要修改一段DNA序列，他們都必須設(shè)計(jì)一個(gè)新的蛋白，這種工作非常耗時(shí)，并且十分艱苦。

時(shí)間終于到了2012年。瑞典于默奧大學(xué)（Ume? University）的埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的珍妮弗·杜德娜（Jennifer Doudna）領(lǐng)導(dǎo)的研究人員報(bào)道，他們?cè)诩?xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一種遺傳機(jī)制，能讓科學(xué)家以前所未有的速度編輯基因組，并且過(guò)程十分簡(jiǎn)單。此后不久，哈佛大學(xué)和麻省理工大學(xué)的一個(gè)課題組運(yùn)用這種技術(shù)，一次性地對(duì)細(xì)胞基因組的多個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行了修改。

這種先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)加快了基因工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)遺傳學(xué)和醫(yī)學(xué)也有深遠(yuǎn)的推動(dòng)作用?？茖W(xué)家現(xiàn)在只要幾周時(shí)間，就能按需定制出經(jīng)過(guò)基因改造的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，省去了從前一年的工作量與時(shí)間。目前，研究人員正在運(yùn)用該技術(shù)，探索艾滋病、阿爾茨海默病、精神分裂癥等疾病的治療方法。該技術(shù)將生物體的基因修飾過(guò)程變得相當(dāng)簡(jiǎn)單與廉價(jià)，研究人員和倫理學(xué)家甚至開始擔(dān)心，這會(huì)催生負(fù)面效應(yīng)。

這種技術(shù)名叫CRISPR，是“clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats”（即成簇、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列）的縮寫。利用這種序列，細(xì)菌可以對(duì)侵襲過(guò)它的病毒產(chǎn)生“記憶”。自從日本科學(xué)家20世紀(jì)80年代末發(fā)現(xiàn)CRISPR之后，科學(xué)家就一直在研究這種奇怪的基因序列。然而，直到杜德娜和卡彭蒂耶偶然注意到一種名叫Cas9的蛋白，CRISPR才顯示出它作為基因組編輯工具的巨大潛力。

RNA的力量

2011年，杜德娜和卡彭蒂耶在波多黎各圣胡安的一次科學(xué)會(huì)議上相識(shí)。他們有很多共同點(diǎn)：他們的團(tuán)隊(duì)都在研究細(xì)菌防御病毒入侵的機(jī)制；他們都已經(jīng)確認(rèn)，細(xì)菌可以記住以前入侵過(guò)自己的病毒的DNA，以此來(lái)識(shí)別病毒，當(dāng)該病毒再次入侵時(shí)，它們就會(huì)立刻認(rèn)出“敵人”。

那次會(huì)議后不久，卡彭蒂耶和杜德娜決定合作。當(dāng)時(shí)，卡彭蒂耶在于默奧大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室剛剛發(fā)現(xiàn)，鏈球菌似乎會(huì)用Cas9蛋白來(lái)“搗碎”突破其細(xì)胞壁的病毒。于是，杜德娜在伯克利的實(shí)驗(yàn)室，也開始探究Cas9蛋白的作用機(jī)理。

很多科學(xué)發(fā)現(xiàn)的背后都有一連串巧事，CRISPR的故事也不例外?？ㄅ淼僖畬?shí)驗(yàn)室的克日什托夫·黑林斯基（Krzysztof Chylinski）和杜德娜實(shí)驗(yàn)室的馬丁·伊內(nèi)克（Martin Jinek）在毗鄰的城鎮(zhèn)長(zhǎng)大，說(shuō)著同樣的波蘭方言。杜德娜說(shuō)：“他們開始通過(guò)Skype聊天。兩人一拍即合，然后就開始分享數(shù)據(jù)、討論做實(shí)驗(yàn)的想法。這個(gè)項(xiàng)目就這樣正式開始了?！?/p>

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家都意識(shí)到，他們或許可以用Cas9蛋白來(lái)進(jìn)行基因組編輯?；蚪M編輯是基因工程中的一種方法，酶是這一過(guò)程中的“分子剪刀”，可以剪切DNA。這種酶名叫核酸酶（nuclease），能在特定的位點(diǎn)切斷雙鏈DNA。DNA斷裂后，細(xì)胞會(huì)對(duì)斷裂位點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)。有時(shí)，細(xì)胞中一些人為導(dǎo)入的基因片段，會(huì)在修復(fù)的過(guò)程中插入這些位點(diǎn)。杜德娜和卡彭蒂耶剛開始合作的時(shí)候，科學(xué)家如果想改變或關(guān)閉一個(gè)基因，最先進(jìn)的方法，是定制一種能找到特定DNA位點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行切割的酶。換句話說(shuō)，每修飾一次基因，科學(xué)家都不得不設(shè)計(jì)一種新的蛋白，專門針對(duì)想要修飾的DNA序列。

但杜德娜和卡彭蒂耶意識(shí)到，Cas9蛋白——這種鏈球菌用于免疫防衛(wèi)的酶，會(huì)用RNA來(lái)引導(dǎo)自己找到目標(biāo)DNA。為了探測(cè)作用位點(diǎn)，Cas9-RNA復(fù)合物會(huì)在DNA上不?！皬椞?，直到找到正確的位點(diǎn)。這一過(guò)程看似隨機(jī)，其實(shí)不然。Cas9蛋白的每次彈跳，都是在搜索同一段短小的“信號(hào)”序列。Cas9會(huì)附著到DNA上，檢測(cè)鄰近的序列是否和充當(dāng)向?qū)У腞NA匹配。這種RNA叫做向?qū)NA（guide RNA，簡(jiǎn)稱gRNA），而只有當(dāng)gRNA和DNA匹配時(shí)，Cas9蛋白才會(huì)對(duì)DNA進(jìn)行切割。如果能將這套天然的RNA向?qū)到y(tǒng)利用起來(lái)，研究人員在切割DNA位點(diǎn)時(shí)，就不用每次都構(gòu)建一種新的酶了?；蚪M編輯可能會(huì)因此變得更簡(jiǎn)單、更便宜，也更有效。

這個(gè)橫跨大西洋的團(tuán)隊(duì)一起對(duì)Cas9蛋白進(jìn)行了幾個(gè)月的研究，并且取得了突破。杜德娜還能清楚地記起那個(gè)時(shí)刻。他們的實(shí)驗(yàn)室坐落在伯克利校園邊緣一個(gè)綠樹成蔭的山坡上，對(duì)面就是希臘劇院，彼時(shí)還在做博士后研究的伊內(nèi)克一直那里在對(duì)Cas9蛋白進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一天，他來(lái)杜德娜的辦公室討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。面對(duì)伊內(nèi)克和黑林斯基一直在討論的一個(gè)問(wèn)題，他們陷入了沉思：在自然界中——也就是在鏈球菌體內(nèi)，Cas9蛋白倚靠的不是一個(gè)，而是兩個(gè)RNA，來(lái)引導(dǎo)自己尋找DNA上的正確位點(diǎn)。

如果在保留其向?qū)Чδ艿那疤嵯?，將兩條gRNA整合成一條RNA鏈，結(jié)果會(huì)怎么樣呢？如果只需修飾一個(gè)RNA序列，研究人員的工作速度將會(huì)得到極大的提升。gRNA序列與目標(biāo)DNA序列之間存在精妙的互補(bǔ)關(guān)系，利用這種關(guān)系構(gòu)建一條gRNA，比定制一個(gè)核酸酶更容易。

“看著這些數(shù)據(jù)，我們突然就開竅了——這種事情經(jīng)常發(fā)生，”杜德娜說(shuō)道，“我們意識(shí)到，其實(shí)可以將這些RNA分子設(shè)計(jì)成一條gRNA。一套由一個(gè)蛋白質(zhì)和一條gRNA組成的系統(tǒng)，就足以成為一個(gè)強(qiáng)大的基因修飾工具。我打了個(gè)寒顫，心想，‘天哪，我要趕快跑到實(shí)驗(yàn)室去，如果這能成功的話……’”

他們真的成功了。結(jié)果超出了杜德娜的設(shè)想（盡管她本來(lái)就抱有很高的期待）。2012年8月17日，當(dāng)杜德娜和卡彭蒂耶將他們對(duì)CRISPR-Cas9的研究成果公諸于眾時(shí)，該領(lǐng)域的科學(xué)家立刻認(rèn)識(shí)到這一技術(shù)的變革性力量，他們都想知道CRISPR-Cas9究竟能做什么，一場(chǎng)全球性競(jìng)賽由此拉開序幕。

快速商業(yè)化

2013年之前，研究人員一直在嘗試將CRISPR-Cas9應(yīng)用于植物和動(dòng)物細(xì)胞——它們比細(xì)菌要復(fù)雜得多。在他們看來(lái)，這和復(fù)活尼安德特人與猛犸象一樣激動(dòng)人心。在哈佛大學(xué)，遺傳學(xué)家喬治·丘奇（George Church）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)用CRISPR技術(shù)來(lái)改變?nèi)祟惢?，為疾病的治療提供了多種可能性。

CRISPR-Cas9很快成為了投資的熱點(diǎn)。2013年，杜德娜聯(lián)手丘奇、麻省理工學(xué)院的張鋒和其他研究人員，共同成立了愛(ài)迪塔斯醫(yī)藥公司（Editas Medicine），他們獲得了4 300萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，用以開發(fā)一類新的、基于CRISPR的藥物。2014年4月，獲得2 500萬(wàn)美元投資的CRISPR醫(yī)療公司（CRISPR Therapeutics）在瑞士巴塞爾和英國(guó)倫敦成立，他們的目標(biāo)也是開發(fā)基于CRISPR的疾病療法。愛(ài)迪塔斯醫(yī)藥公司和CRISPR醫(yī)療公司都需要多年時(shí)間，才能開發(fā)出相應(yīng)的療法，然而，實(shí)驗(yàn)室的供貨商們已經(jīng)在向世界各地的客戶銷售可以立即用于動(dòng)物注射的CRISPR材料，并開始為客戶定制經(jīng)CRISPR改造的小鼠、大鼠和兔子。

2014年，我在一個(gè)潮濕的夏日拜訪了位于圣路易斯的SAGE實(shí)驗(yàn)室（SAGE Labs），它是第一批獲準(zhǔn)使用杜德娜的CRISPR技術(shù)來(lái)改造嚙齒類動(dòng)物的公司之一。在那里，我能親眼見識(shí)CRISPR是如何起作用的。SAGE實(shí)驗(yàn)室向大約20家頂級(jí)制藥公司，以及眾多高校、研究所和基金會(huì)供應(yīng)實(shí)驗(yàn)材料。英國(guó)劍橋的生物技術(shù)公司地平線發(fā)現(xiàn)集團(tuán)（Horizon Discovery Group）早前也已獨(dú)立涉足CRISPR產(chǎn)品的研發(fā)；2014年9月，他們又以4 800萬(wàn)美元收購(gòu)了SAGE實(shí)驗(yàn)室。SAGE實(shí)驗(yàn)室位于一個(gè)工業(yè)園區(qū)內(nèi)，建在一條馬路盡頭的一組低矮的辦公建筑里。這里的科學(xué)家收到一個(gè)來(lái)自實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)上訂單：加利福尼亞州薩克拉門托（Sacramento）的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室為研究帕金森病，訂購(gòu)20只敲除了Pink1基因的小鼠。建筑新修的側(cè)樓耗資200萬(wàn)美金，里面是為客戶定制的基因改造大鼠，以及其他經(jīng)CRISPR改造的嚙齒類動(dòng)物。這些動(dòng)物生活在超凈、恒溫的籠子里，籠子整整齊齊地放在一起，從地板一直排到天花板。工作人員填寫訂單、選出相應(yīng)的20只大鼠，將它們輕輕地放在盒子里打包，然后空運(yùn)到加利福尼亞——整個(gè)流程就是這么簡(jiǎn)單。如果有人想要研究精神分裂癥或疼痛控制，也可以這樣訂購(gòu)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

不過(guò)，如果倉(cāng)庫(kù)里沒(méi)有客戶想要定制的那種動(dòng)物，流程就不一樣了。例如，有一個(gè)客戶想要研究帕金森病和一種新發(fā)現(xiàn)的可疑基因（或者一個(gè)基因的特定突變）之間的關(guān)系，當(dāng)他到SAGE實(shí)驗(yàn)室訂購(gòu)嚙齒類動(dòng)物的時(shí)候，有幾個(gè)選擇。SAGE實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家能用CRISPR技術(shù)“關(guān)掉”目標(biāo)基因，制造一個(gè)突變；他們也可以關(guān)掉目標(biāo)基因，然后再往里插入一個(gè)人源基因。從帕金森病到囊性纖維化，再到艾滋病，許多疾病都和基因突變有關(guān)。過(guò)去，科學(xué)家需要一年時(shí)間，才能培育出這些帶有復(fù)雜基因突變的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。但CRISPR不同于以往的基因組編輯技術(shù)。利用這種技術(shù)，研究人員能同時(shí)在細(xì)胞內(nèi)快速地改變多個(gè)基因。培育基因工程動(dòng)物的時(shí)間已因此縮短到幾周。

SAGE的員工首先使用化學(xué)試劑盒，合成客戶定制的DNA，以及與這條DNA相匹配的RNA。他們將RNA和Cas9蛋白在培養(yǎng)皿里混合，一套具有基因組編輯功能的CRISPR工具就誕生了。然后他們會(huì)花上大約一周的時(shí)間，用一種外形類似于掃描儀的儀器，測(cè)試該工具在動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的功能。這種儀器能夠發(fā)射電流，將CRISPR工具注入細(xì)胞。進(jìn)入細(xì)胞的CRISPR工具會(huì)立刻開始工作，對(duì)DNA進(jìn)行剪切，進(jìn)行小量的基因插入與刪除。CRISPR并非100%有效：在某些細(xì)胞里，它們會(huì)剪切DNA、制造突變，在另一些細(xì)胞里則完全不起作用。為了觀察CRISPR的表現(xiàn)究竟如何，科學(xué)家會(huì)從細(xì)胞中收集DNA，將它們集中起來(lái)，并將目標(biāo)位點(diǎn)附近的dna片段復(fù)制多個(gè)拷貝。他們會(huì)對(duì)這些DNA進(jìn)行處理與分析，然后查看顯示在電腦屏幕上的分析結(jié)果。如果CRISPR成功切開目標(biāo)位點(diǎn)，制造出突變，屏幕上就會(huì)顯示出一條模糊的條帶，并且，CRISPR剪切過(guò)的DNA越多，條帶就越明亮。

接下來(lái)，“戰(zhàn)場(chǎng)”轉(zhuǎn)移到了側(cè)樓的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室里。科學(xué)家就是在這里制造出經(jīng)基因改造的胚胎，以及突變過(guò)的嚙齒動(dòng)物。生物學(xué)家安德魯·布朗（Andrew Brown）戴著外科手套、身穿藍(lán)色的長(zhǎng)袍、戴著套鞋和蓬松的帽子，彎腰伏在解剖顯微鏡前。他用玻璃移液管的尖端吸起一個(gè)大鼠胚胎，然后走到房間的另一頭，將胚胎轉(zhuǎn)移至另一臺(tái)裝有機(jī)械手臂的顯微鏡上。他將胚胎放到載玻片上的一滴液體里，固定到臺(tái)面上?，F(xiàn)在，CRISPR就要發(fā)揮它的魔力了：他用右手控制操縱桿，一只機(jī)械手臂將一根空的玻璃針頭扎入胚胎。

從顯微鏡的目鏡看去，胚胎中來(lái)自雙親的兩個(gè)原核（pronucleus）就像是月球表面的環(huán)形山。布朗輕輕推動(dòng)細(xì)胞，直到其中一個(gè)原核移到針尖的旁邊。他點(diǎn)擊電腦鼠標(biāo)，一滴含有CRISPR的液體從針頭噴出，穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。原核立即像一朵快速盛開的花一樣膨脹開來(lái)。布朗運(yùn)氣不錯(cuò)，一個(gè)突變細(xì)胞就此誕生了。SAGE實(shí)驗(yàn)室中有3個(gè)技術(shù)員，他們一周4天、一天300次地重復(fù)著這項(xiàng)工作。

布朗將完成注射的大鼠胚胎吸入移液管，移進(jìn)培養(yǎng)皿，存儲(chǔ)在加熱至動(dòng)物體溫的培養(yǎng)箱中。最后，他需要將30~40枚經(jīng)過(guò)修飾的胚胎注射到代孕母鼠體內(nèi)。20天后，代孕大鼠將懷上5~20個(gè)“孩子”，當(dāng)這些“孩子”長(zhǎng)到10天大的時(shí)候，SAGE實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家將抽取組織樣本，檢測(cè)哪個(gè)“孩子”帶有改造過(guò)的基因。

“這是最令人激動(dòng)的時(shí)候，”布朗說(shuō)道。20個(gè)胚胎中，可能只有1個(gè)能被成功改造，而改造成功的動(dòng)物，就是我們所說(shuō)的種源動(dòng)物 （founder animal）。到了這一步，每個(gè)人都會(huì)慶祝一下。在我們看來(lái)，SAGE實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家制造RNA、注射胚胎的方法似乎很簡(jiǎn)單，很多實(shí)驗(yàn)室也在用同樣的步驟培養(yǎng)基因工程動(dòng)物。正如SAGE的首席執(zhí)行官戴維·斯莫勒（David Smoller）說(shuō)的那樣，這是可以“量產(chǎn)”的基因組編輯技術(shù)。

前景與風(fēng)險(xiǎn)

CRISPR已經(jīng)勇猛地踏上了商業(yè)化的征途，研究人員和商人都在為這種技術(shù)設(shè)想新的商業(yè)用途，其中的某些想法甚至有些狂妄。運(yùn)用這種技術(shù)，醫(yī)生或許可以在懷孕早期的婦女體內(nèi)，改造與唐氏綜合征有關(guān)的異常染色體；育種人員可以重新向抗性雜草的基因組中引入對(duì)除草劑敏感的基因；我們還可以復(fù)活已經(jīng)滅絕的物種。這當(dāng)然會(huì)讓有些人感到害怕。比如，最近就有一些警告性的頭條報(bào)道，將這種技術(shù)形容為“扮演上帝的好方法”，或者“瓶中妖”。這些文章?lián)模?dāng)我們急于擺脫瘧蚊，太想治好亨廷頓病，或者期望“設(shè)計(jì)”出更好的嬰兒時(shí)，我們也可能是在創(chuàng)造一個(gè)充滿有害新基因的“侏羅紀(jì)公園”。

以哈佛大學(xué)研究人員提出的“滅蚊項(xiàng)目”為例。美國(guó)伍德羅·威爾遜國(guó)際學(xué)者中心（Woodrow Wilson International Center for Scholars）的生物安全分析師托德·庫(kù)伊肯（Todd Kuiken）認(rèn)為，戰(zhàn)勝瘧原蟲是一回事，但要消滅這種寄生蟲的載體，卻是完全不同的另一項(xiàng)任務(wù)。如果我們的目標(biāo)是根除瘧疾這種每年感染兩億人、殺死60萬(wàn)人的疾病，我們就不得不小心，自己是否會(huì)制造出10個(gè)新麻煩?！拔覀儽仨毾肭宄?，‘我們真要這樣做嗎？’如果答案是‘是’，我們有哪些可用的系統(tǒng)？有什么樣的保障措施？”

科學(xué)家正在快速行動(dòng)，他們希望預(yù)見CRISPR技術(shù)最可能的危害，并制定應(yīng)對(duì)措施。2014年7月17日，當(dāng)哈佛大學(xué)的團(tuán)隊(duì)發(fā)表一篇討論如何用CRISPR消滅瘧蚊的論文時(shí)，他們也在呼吁公眾對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行討論，他們也指出了基因改造在技術(shù)與監(jiān)管上的窘境。該團(tuán)隊(duì)的生物倫理學(xué)家讓蒂寧· 倫斯霍夫（Jeantine Lunshof）說(shuō)：“CRISPR的發(fā)展如此迅猛，很多人還沒(méi)聽說(shuō)過(guò)這種技術(shù)，但是我們確實(shí)正在使用它。這是一種新現(xiàn)象?！爆F(xiàn)在，在伯克利的創(chuàng)新基因組計(jì)劃 （Innovative Genomics Initiative） 的框架下，杜德娜正在組建一個(gè)團(tuán)隊(duì)，專門討論應(yīng)用CRISPR的倫理問(wèn)題。

如果對(duì)倫理問(wèn)題的擔(dān)憂，撲滅了人們對(duì)CRISPR的熱情，后果將是不可想象的。例如，2014年6月，麻省理工學(xué)院的研究人員報(bào)道，他們直接從尾部向動(dòng)物體內(nèi)注射CRISPR，治愈了患酪氨酸血癥（tyrosinemia，一種的罕見肝臟疾?。┑某赡晷∈?。這種疾病由一種突變的酶引起。研究人員向小鼠體內(nèi)注射了3種gRNA序列和Cas9蛋白，以及突變基因的正確DNA序列。小鼠的每250個(gè)肝臟細(xì)胞中，就有1個(gè)插入了正確的基因。接下來(lái)一個(gè)月，被“修正”的肝臟細(xì)胞蓬勃生長(zhǎng)，最終取代了1/3的病變細(xì)胞——這足以使小鼠擺脫上述疾病。2014年8月，坦普爾大學(xué)（Temple University）的病毒學(xué)家卡邁勒·哈利利（Kamel Khalili）領(lǐng)導(dǎo)的研究人員報(bào)道，他們已經(jīng)用CRISPR在數(shù)個(gè)人類細(xì)胞系中對(duì)HIV病毒進(jìn)行了剪切。

自上世紀(jì)80年代起，哈利利一直奮戰(zhàn)在對(duì)抗HIV/AIDS的前線。對(duì)他來(lái)說(shuō)，CRISPR是場(chǎng)不折不扣的革命。盡管艾滋病治療已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，但今天的藥物僅僅能控制病毒，仍然不能根除疾病。不過(guò)，運(yùn)用CRISPR，哈利利團(tuán)隊(duì)已經(jīng)徹底從細(xì)胞中清除了HIV的完整DNA拷貝，將受感染的細(xì)胞轉(zhuǎn)化了成無(wú)病毒細(xì)胞。并且，除了“清洗”已經(jīng)感染病毒的細(xì)胞，CRISPR還可以將一段病毒序列整合進(jìn)未受感染的細(xì)胞中，對(duì)其進(jìn)行免疫——正如杜德娜和她的團(tuán)隊(duì)在原始的細(xì)菌中觀察到的那樣。你可以將這種手段稱作“基因疫苗”。哈利利說(shuō)：“這是終極的治療方法，如果你在兩年前問(wèn)我，‘你能精準(zhǔn)地切割人類細(xì)胞中的HIV嗎？’我可能會(huì)說(shuō)這非常困難。但現(xiàn)在，我們做到了?！?/p>

來(lái)源：環(huán)球科學(xué)