基因編輯：改寫生命密碼的“神筆”

不久前，醫學界的一個事件引發全球關注。美國一名6個月大、患有罕見病的嬰兒，成為全球首名接受個體化基因編輯療法的嬰兒。醫療團隊運用精準基因編輯技術，針對其基因缺陷實施定製化治療，成功治癒致命性遺傳疾病。這一里程碑式的成果，為缺乏有效治療手段的遺傳性疾病患者開闢全新的診療路徑。目前的基因編輯技術發展到了什麼階段，未來將幫助人類解決哪些問題？本期“瞰前沿”，我們一同走近基因編輯，看科技“神筆”如何改寫生命密碼。

——編 者

基因編輯如同“分子剪刀”

精準刪除、插入或替換特定基因

基因是攜帶遺傳信息的DNA片段，它決定了生物的性狀特徵。基因編輯技術，就是對特定的基因進行刪除、插入或替換，從而實現基因序列的定向改造。

打個比方，基因編輯技術像一支帶有精準便捷導航系統的“修正筆”。這支“修正筆”可以矯正和修改病變的、錯誤的基因。

人體的基因組有30億個鹼基對，可以簡單理解為人體是一本由30億個字符組成的書。基因編輯技術可以快速精準地找到並修改特定字符。從發現遺傳規律到精準修改生命密碼，基因編輯技術正在改變着人類對生命的認知。

值得注意的是，大眾時常討論的“轉基因技術”，與“基因編輯技術”在原理應用上大不相同。

轉基因技術是將外源基因（如其他物種的基因）“跨界”導入目標生物體內。例如將抗蟲基因導入棉花，讓棉花具備抗蟲的能力。外源基因導入到生物體基因組的位置是隨機的，這就如同給房子（基因組）加裝一套新傢俱（轉基因），隨機擺放可能會影響甚至破壞原有佈局。

基因編輯技術則是對生物自身基因進行“精準修改”，如同用“分子剪刀”刪除、插入或替換原有基因片段。它像對房子“重鋪水電管線”的精裝修工程，提升房屋的整體質感，卻不破壞整體結構。

技術進入快速發展階段

鹼基編輯技術、引導編輯技術等精確高效

基因編輯技術的演進，是一場解讀生命密碼的跨世紀接力。

19世紀60年代，孟德爾通過豌豆雜交實驗揭示了遺傳規律，開啓了人類理解遺傳現象的大門。1953年，沃森和克里克揭示了DNA的雙螺旋結構，使遺傳信息的編碼方式得以洞察。20世紀六七十年代，隨着DNA重組技術的發展，基因編輯技術走向實踐。進入21世紀，基因編輯技術進入快速發展階段。2012年CRISPR基因編輯技術誕生，實現了前所未有的跨越。

CRISPR技術劃時代意義何在？簡要地説，這項技術為基因編輯領域提供了“GPS導航+精細手術”的雙重工具，不僅操作過程相對簡便，成本也顯著減少，極大地降低了基因編輯的技術門檻。

近年來，一系列更為精確、高效的基因編輯技術相繼問世。“鹼基編輯技術”能夠在不破壞DNA雙螺旋結構的前提下，實現對單個鹼基的精確替換，為治療由單個鹼基突變引發的遺傳性疾病提供了新的策略；“引導編輯技術”實現了對小段DNA的精確插入、刪除或替換，為構建複雜疾病模型、解析基因功能提供了更為靈活的工具；“逆轉座子技術”能夠將大段DNA有目的地整合到基因組中，為基因治療中引入功能性基因、修復缺失基因提供了更為穩健的載體方案……這些技術為生命科學研究提供了更為精細的操作工具，極大地促進了基礎科學研究的突破和轉化醫學的發展。

應用場景不止醫學領域

培育新型水稻、製造生物燃料、稀缺藥物合成

當前，基因編輯技術正從實驗室內的理論研究與初步探索向實際應用場景轉化。

在醫學領域，基因編輯技術為遺傳病的治療提供了新的方法。地中海貧血症是一種血紅蛋白異常的疾病，利用CRISPR基因編輯技術可以精準編輯患者的造血幹細胞，恢復其血紅蛋白基因的正常表達，再將這些經過編輯的幹細胞回輸到患者體內。目前，全球已有部分患者通過這一創新療法實現了症狀的顯著緩解。在癌症治療方面，基因編輯技術同樣展現出強大的實力。CAR—T（嵌合抗原受體T細胞）療法同樣可以利用基因編輯技術對患者的免疫細胞進行基因改造，通過對T細胞的“分離—改造—擴增—回輸”等幾道程序，增強其對抗癌細胞的能力。

得益於基因編輯技術的演進，科學家正在逐步揭示生命的奧秘。科學家們通過對小鼠的基因進行精確編輯，模擬血友病、杜氏肌營養不良等複雜疾病的發病過程。藉助這些技術手段，研究人員可以深入觀察疾病的發展變化，進而加速新藥的研發進程，為攻克人類頑疾提供重要的科學依據。

在農業領域，基因編輯技術同樣大有用處。通過基因組編輯技術與水稻雜種優勢利用技術的結合，我國成功培育出新一代抗鎘超級稻。同樣的，通過編輯水稻中的感病基因，培育出能夠抵抗稻瘟病、白葉枯病等多種災害的新型水稻品種，為全球糧食安全提供了有力保障。

在生物製造領域，基因編輯技術是實現產量提升、成本降低、能耗減少的新型“催化劑”。在綠色生物燃料的生產過程中，對發酵菌中的酵母基因進行精確改造，能夠更高效地將糖類物質轉換為乙醇，推動生物燃料產業的綠色發展。在稀缺藥物合成方面，通過編輯微生物基因，在縮短實驗室生產週期的同時，顯著降低了生產成本。

“生命劇本”不可輕言改寫

嚴格設置邊界，規範醫學倫理

隨着基因編輯技術應用的不斷深入，倫理規範是必須正視的問題。相關爭議，主要聚焦在人類生殖細胞的編輯上。

首先，在進行基因編輯時，基因的遺傳性可能會永久改變人類基因池，技術風險的脱靶效應可能會危及後代健康，嚴重違背醫學倫理的風險最小化原則。其次，不以治療為目的的非治療性基因增強可能加劇社會不公，威脅生物多樣性，導致技術優生主義。最後，由於胚胎無法自主決定被修飾的遺傳特徵，也挑戰了生命自決權倫理。

生命尊嚴、個體權利與社會公平是基因編輯技術發展的前提。人類需在倫理共識基礎上，審慎釋放技術潛力，確保其真正服務於社會福祉。

為了不讓基因編輯技術誤入歧途，科學家們在使用這一技術時設置了嚴格的技術邊界：優先發展不具遺傳性的體細胞編輯技術，以治療目的為主，禁止生殖細胞編輯臨牀應用。通過國際協同監管與透明審查機制，防止倫理違規行為。搭建跨學科平台，積極推動公眾參與制定技術應用公約。

2024年7月，科技部發布了由國家科技倫理委員會醫學倫理分委員會研究編制的《人類基因組編輯研究倫理指引》，回應人類基因編輯技術研究與應用所面臨的倫理挑戰，規範人類基因組編輯研究行為，促進人類基因組編輯研究健康發展。

從治癒頑疾到優化作物，基因編輯技術——這支改寫生命密碼的“神筆”證明：生命的劇本，並非不可改寫。但這份改寫“劇本”的能力，分量異常沉重。它要求我們懷揣對生命最深的敬畏，在希望與風險、個體訴求與人類未來之間，做出極其審慎的抉擇，確保每一步都尊重生命的尊嚴與公平。

（作者為中國科學院動物研究所研究員，本報記者喻思南採訪整理）