《上帝的手術刀》：基因技術的前世今生，用「人話」講「行話」的科普故事書

基因是什麼？基因技術的發展過程又是怎樣的？相信對於生物行業的工作者來說都十分熟悉。所謂隔行如隔山，況且基因行業作為二十一世紀發展最快之一的行業對於領域外的人來說就是霧裡看花，水中望月。而這本書用通俗的語言從基因的秘密，基因疾病與治療，到基因編輯及基因技術的未來，用清晰的邏輯思維在分子層面向我們講了一個美妙的故事。我這個生物專業學生都表示看這本書比看專業書籍有趣多了。

基因的秘密

這本書開篇用「種豌豆的神父」孟德爾把我們引入了基因的世界裡，講述了基因的發現，基因的結構以及基因是如何進行指導我們生命的幾個重大突破事件。格里菲斯的「肺炎鏈球菌轉化試驗」驗證了孟德爾的「豌豆試驗」以及後來的埃弗里的DNA提純試驗，赫爾希和蔡斯的噬菌體實驗證明了DNA就是遺傳物質。那麼DNA到底是怎麼的形狀呢，遺傳信息又是如何寫在這條無聊的DNA長鏈里的呢。沃森和克里克發現了DNA雙螺旋，威爾金斯和富蘭克林揭示了DNA的複製過程。遺傳信息的記錄和傳遞過程就這樣真相大白了。隨後遺傳「中心法則：DNA—信使RNA—蛋白質讓我們更加了解自己。於是人類試圖在某一天用上帝的手術刀主動修改自身的基因，希望生命的延續按照自己的意願進行。

基因疾病與治療

既然我們知道了構成人類遺傳信息的秘密，那麼接下來就是要探究給人類帶來痛苦疾病的秘密了。作者在第二章從鐮刀形紅細胞貧血症和白化病入手，向我們介紹了單基因遺傳病的單一基因序列變異與特定臨床癥狀之間的邏輯關係。同時引入了多基因遺傳病的話題，不管是最常見的近視眼，或者高血壓，抑鬱症等都離不開遺傳基因的影響。看到這裡，你是不是想問那麼完全因為外界的原因導致的疾病也是受基因的影響嗎？我的答案是。所有的疾病都是受基因影響的，只是有些是易感基因引起的。

艾滋病在過去殺死了4000萬人，至今我們依然沒有找到徹底預防和治療的方法。通過研究發現，是因為HIV病毒識別CCR5蛋白入侵免疫細胞的，那麼通過改造人類的CCR5蛋白，豈不是可以治癒艾滋病？世界上迄今為止唯一一個治癒了艾滋病的就是「柏林病人」。通過將外源基因載入到經過改造的病毒運輸工具上，進入人體細胞中，這就是基因重組治療技術，俗稱「缺啥補啥」。後來安德森的兩位重症聯合免疫缺陷病患者通過基因治療也得到了康復。於是臨床試驗紛紛被開展設計並實施。在1999年，一位診斷為罕見遺傳病-鳥氨酸氨基阿西氨基轉移酶缺乏症患者基辛格以及後來的5名患有重症缺陷病孩子們在參加基因治療臨床試驗中去世了。這才提醒了醫生和廣大科研學者他們手中的病毒運輸雖然經過了改造，但是是不可控的，如果外源基因插入了人類基因組的重要位置，那將會產生別的疾病。同時各方監管部門也需要嚴格審核。

黃金手指的誕生

基因治療的技術問題不僅是如何找到關鍵的插入點，還有顯然「缺啥補啥」不能滿足所有人類疾病。於是「基因編輯」概念應運而生。「黃金手指—鋅手指蛋白」作為GPS，是一類精準識別特定序列的轉錄因子，加上後續發現的限制性內切酶—剪刀和細胞內天然存在的DNA修復機制—針線組成了基因手術三件套。有了理論和技術準備，接下來按說要進行臨床試驗了。但是持續了20多年，臨床試驗遲遲沒有結果。原來，一家叫聖加蒙的公司獲得了專利權，同時壟斷了市場，只有這一家公司在進行臨床試驗，大大減慢了鋅手指組合領域的技術進步。

編程時代

聖加蒙公司壟斷了黃金手指的技術並沒有阻止科學家們探索的腳步，美國麻省里總醫院的科學家繞開聖加蒙公司並建立了新型鋅手指核酸酶組裝開放平台供科學家們改進研究。這也促使了「神話」核酸酶的發現，細菌學家通過植物寄生細菌—黃單胞菌的入侵機制發現不同的細菌有不一樣的轉錄因子，可以在不同的植物細胞中起調節蛋白合成的作用。相比「黃金手指」還可編程。自此，基因編程的時代即將到來。

CRISPR是一段成簇的規律間隔的短片段重複序列，簡稱重複序列。基於DNA半保留複製的原則，所以CRISPR序列就包含了病毒所有的遺傳物質。當CRISPR序列出現時就會第一時間啟動防禦機制。因而我們就不難理解CRISPR/cas9系統了吧，我們可以把cas9蛋白想像成有著兩個卡槽的接線板，卡槽內可以同時插進一條CRISPR RNA和一條病毒基因組DNA。當它們的序列一一配對時，cas9就會卡住病毒DNA並切除，這就是細菌免疫系統的工作原理。人工設計的RNA嚮導指哪cas9就會打哪，隨意切割一段DNA序列。CRISPR/cas9實現了識別DNA的效率1:1，相比「黃金手指」和「神話」效率大大增加。

但是關於知識產權和商業利益的戰爭開始了，2014年4月15日，美國專利與商標局將與CRISPR/cas9技術相關的第一個專利授予了張鋒和他所在的布羅德研究所。這讓CRISPR/cas9最早發現者杜德納和卡朋特很不爽，她們更沒想到僅僅只是因為張鋒團隊交了70美元，只有區區70美元就優先通過了專利申請。於是上訴，隨後事件的雙方不斷提供證據，截止本書出版，專利之爭還在繼續。據我了解，最後還是張鋒勝出了，因為他是在臨床上試驗成功的，杜德納僅是在試管中實驗成功的。科學本應是造福人類的，而不是為了獲取，但是科技創造財富也許更能激勵科學的探索吧。

未來和未來的未來

文章當中提到CRISPR/cas9技術的不足：1.脫靶效應：若遇到相似的CRISPR序列，cas9的高容忍度難免會有認錯的時候，就會錯誤切割，導致脫靶，出現相反或者不理想的結果。2.病毒裝不下太多的遺傳物質，CRISPR/cas9整體較大，這會給病毒載體運輸基因編輯造成一定的困難。但是科學發展是很迅速的，技術問題終將會被技術代替。基因編輯技術將會在預防，治療，改善方面起到很大的作用。人類終將有能力修復和編輯那些位於身體最深處的器官和組織。

可是人的思想教育問題呢？試想一下，如果基因編輯技術一旦全面開放，意味著普通人都可以通過改善基因變成更健康，更完美的自己，而這些都會遺傳的，會導致貧富差距越來越大；我們知道人類的許多性狀都是在發育階段中形成的，父母決定幼兒時期的孩子，或者胎兒時期，又或者受精卵，這樣的孩子符合自然成長規律嗎？而技術的先進優勢又會被不法分子所利用，我們又會面臨什麼危險呢？還好時間還來得及，需要監管部門用最嚴格的規章制度來約束。

從人類努力理解到試圖抗擊疾病再到基因編輯，科學的腳步永不停歇， 任何新事物的誕生在造福人類的同時也會帶來弊端。我們懷著開放的心態接受科學社會的進步，用最嚴格的規章制度來約束，為社會，為人類造福。

青山遮不住，畢竟東流去

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