比爾?蓋茨：讓基因編輯技術造福世界

【編者按】

本文作者比爾?蓋茨是美國微軟公司聯合創始人，現任比爾及梅琳達?蓋茨基金會（Bill & Melinda Gates Foundation）聯合主席。

蓋茨基金會成立於2000年，由比爾?蓋茨與其夫人梅琳達?蓋茨共同創辦，擁有380億美元資產，據稱是美國最大的私人基金會。在全球範圍內，其主要目標是增進健康，減少極端貧困，在美國則致力於拓展教育機會和信息技術利用渠道。

文中CRISPR是clustered regularly interspaced short palindromic repeats的首字母縮寫，意為「成簇的、規律間隔的、短迴文重複序列」。CRISPR技術是一種基因編輯技術，其潛在應用包括糾正基因缺陷、治療和預防疾病以及改良農作物，但也存在倫理上的風險。

原文於2018年4月10日發表於美國《外交事務》網站，原題「Gene Editing for Good」。刊出此譯文不代表我們認同文中立場。

在全球衛生領域，基因編輯技術近期最有前途的用途之一是消除瘧疾。圖為2013年3月26日，非洲西部國家迦納的Awutu Senya區，比爾?蓋茨到訪當地的一家健康中心，並親自為一名幼童注射抗腹瀉的輪狀病毒疫苗。

今天，越來越多人過著前所未有的健康而高效的生活。好消息聽起來或許不可思議，但我們有充足的證據。自20世紀90年代初以來，全球兒童死亡率下降了一半。結核病、瘧疾和艾滋病的發生率大幅度減少。脊髓灰質炎的發病率下降了99％，這是人類繼消滅天花之後的又一大壯舉。據世界銀行每天生活費低於1.90美元的標準，全球極端貧困人口的比例已從35％下降到11％左右。

但持續的進步並不必然發生，不必要的苦難和不平等依舊存在。到今年年底，將有500萬5歲以下兒童夭折，這主要發生在貧窮國家，而且他們的死因大多可以預防。另有上億兒童將繼續承受原本可以避免的疾病和營養不良之苦，這可能帶來認知和身體方面的終身殘疾。據世界銀行估計，超過7.5億人——主要是撒哈拉以南非洲和南亞的農村家庭——依舊生活在極端貧困當中，其中，尤其是婦女和兒童被剝奪了經濟上的機會。

一些持續存在的苦難可以通過繼續資助已在運轉的國際發展援助方案和多邊夥伴關係來加以緩解。這些手段有助於維持進步，尤其是在人類學會更好地利用數據來指導資源分配的情況下。但歸根結底，消除那些最為頑固的疾病和貧窮的肇因，需要科學發現和技術創新。

其中包括CRISPR和其他用於進行定向基因編輯的技術。未來十年中，基因編輯可能幫助人類克服全球衛生和發展當中一些最重大和最持久的挑戰。這項技術令科學家們更容易發現更好的診斷、治療和其他工具，以對抗每年依然致死和致殘數百萬人——主要是窮人——的疾病。此外，基因編輯技術正在加速推進消除極端貧困的研究，令發展中世界的數百萬農民得以種植和飼養更高產、更有營養、更耐寒的農作物和牲畜。新技術往往遭遇質疑。但假如當今世界要繼續維持過去幾十年那種不可思議的發展速度，鼓勵科學家們在遵循安全和道德準則的前提下繼續利用CRISPR等前景光明的工具就是至關重要的。

養活世界人口

今年早些時候，我去蘇格蘭旅行，在那裡接觸到一些來自愛丁堡大學熱帶家畜遺傳與健康中心（CTLGH）的優秀科學家。我了解到，先進的基因組研究幫助非洲農民培育出了更高產的雞和奶牛。科學家們解釋說，能夠在炎熱的熱帶環境中養活的奶牛品種，其牛奶產量往往遠低於霍爾斯坦種乳牛（Holsteins）。這種乳牛幾乎無法在炎熱地帶養活，但在溫和氣候中非常高產，部分原因是，經過數代人工選育後發生了基因突變。蘇格蘭的科學家正在與衣索比亞、肯亞、奈及利亞、坦尚尼亞和美國的同行進行合作，研究如何對熱帶奶牛進行基因編輯，使其獲得霍爾斯坦種乳牛的高產基因。如果成功，這可能將熱帶奶牛的牛奶和蛋白質產量提高最多50％。同時，科學家們也在考慮編輯霍爾斯坦種乳牛的基因，以培育一個亞種，這個亞種將擁有短而光滑的毛髮，令這種牲畜耐得住高溫。

這種研究是至關重要的，因為對這個世界上最貧窮的人口來說，一頭牛或幾隻雞、山羊或綿羊能對他們的生活產生重大影響。他們中的四分之三依靠耕種小塊土地，獲得食物和收入。蓄養牲畜的農民可以出售雞蛋或牛奶來支付日常開支。值得注意的是，雞往往由女性負責蓄養；相比於男性，女性更可能利用這筆收入購買家庭日用品。因此，蓄養家畜幫助農民家庭獲得了他們所需的營養，使孩子們能夠健康成長，並在學業上獲得成功。

同樣，提高作物產量對消除極端貧困至關重要。在撒哈拉以南的非洲地區，六成人口通過耕種土地謀生。但鑒於該地區農業產量普遍較低——其基本穀物產量是北美地區的六分之一，非洲仍然是食品凈進口國。供需之間的缺口只會隨著人口的增長而增加。預計到2050年，非洲人口將增加一倍以上，達到25億人，其食品產量需要與這一增長相匹配才能滿足這片大陸上每個人的需求。隨著氣候變化威脅到非洲和南亞小農的生計，挑戰將變得越來越棘手。

通過基因編輯使作物更高產、更有抗性，很大程度上可能解決這一難題。事實上，該技術已初見成效，吸引了大量公共和私人投資。科學家們正在開發易於生長的作物，減少其對肥料和殺蟲劑的需求，提高其營養價值，並增強其抗旱耐熱能力。已經有許多通過基因編輯得到改進的作物正在被開發和測試，包括貨架壽命更長的蘑菇、丙烯醯胺（潛在致癌物）含量低的馬鈴薯，和產出更健康的油的大豆。

十年來，比爾及梅琳達?蓋茨基金會（Bill & Melinda Gates Foundation）一直支持在農業中運用基因編輯的研究。在我們資助的第一批項目中，牛津大學的科學家們正在開發改良的水稻品種，其中一種叫做C4水稻。牛津大學的科學家們運用基因編輯和其他工具重整了水稻葉片中的細胞結構，使C4水稻的光合作用（植物將陽光轉化為食物的過程）效率提高了20％。C4水稻不僅產量較高，而且需要較少的水。這對糧食安全、農民的生計和環境都有好處，也有助於自耕農適應氣候變化。

這種動物甚至植物的基因組改變並不新鮮。幾千年來，人們通過選擇性育種一直在這麼做。科學家們從20世紀70年代初開始重組DNA分子，今天基因工程廣泛應用於農業和醫學領域；在醫學領域，人們運用基因工程大量製造人胰島素、激素、疫苗和許多藥物。基因編輯的不同之處在於它不會產生轉基因植物或動物，這意味著基因編輯技術不涉及組合來自不同物種的DNA。使用CRISPR技術，酶被用於靶向和刪除一段DNA，或者以其他方式改變這段DNA，從而產生有利或有用的特徵。最重要的是，CRISPR讓創新的發現和開發變得更快捷、更精準。

消除瘧疾

在全球衛生領域，基因編輯技術近期最有前途的用途之一是消除瘧疾。儘管經過殺蟲劑處理的蚊帳和更有效的藥物近幾十年來大幅度減少了瘧疾造成的死亡，但瘧疾仍然猖狂。每年有記錄的瘧疾病例約有2億例，大約造成45萬人死亡，其中70％是5歲以下的兒童。倖存的兒童也會持久遭受精神和身體的傷害。在成年人中，由瘧疾引起的高熱、發冷和貧血可能使人無法工作，並使家庭陷入因病致貧、因貧返病的惡性循環。除此之外，瘧疾的經濟成本也是驚人的。90%的瘧疾病例發生在撒哈拉以南非洲地區，該地區瘧疾相關支出約佔總GDP的1.3％。對那些努力擺脫貧困的國家來說，這筆開支是一個巨大的拖累。

在資金充足且採用現有智能干預的情況下，瘧疾在很大程度上——但並非完全——可以預防和治療。目前的預防手段，如噴洒殺蟲劑，只有暫時的效果。目前治療瘧疾的標準藥物是青蒿素，這是一種從中草藥中分離出來的化合物，可以緩解瘧疾的癥狀，但瘧疾的一類寄生蟲可能繼續蟄居在人體內，並仍可以通過蚊子感染其他人。更糟糕的是，瘧疾寄生蟲已經開始對青蒿素產生抗藥性，蚊子也開始對殺蟲劑形成抗藥性。

防治瘧疾必須繼續利用現有的手段，但根除瘧疾還需要多個領域的科學技術進步。例如，複雜的地理空間監視系統與計算建模和模擬相結合，從而因地制「瘧」。基因編輯也能發揮重要作用。全世界有3500多種已知的蚊子，但其中只有少數蚊子會在人與人之間傳播瘧疾寄生蟲。鑒於只有雌性蚊子可以傳播瘧疾，研究人員開始使用CRISPR技術，成功地改造了蚊子，使雌性蚊子變得不育或偏向生育雄性後代，並且該性狀可以遺傳給後代。科學家們還在探索使用CRISPR技術，從其他方面抑制蚊子傳播瘧疾的能力。例如，引入能夠消滅寄生蟲的基因，在寄生蟲通過蚊子的腸道進入其唾液腺時，將其殺死。同樣地，CRISPR技術還有望應對蚊子傳播的其他疾病，如登革熱和寨卡病毒（Zika）。

然而，要數年後，任何經過基因編輯改造的蚊子才能被釋放到野外進行田間試驗。儘管必須首先解答有關安全性和有效性的許多問題，但我們有理由樂觀，改造傳播瘧疾的蚊子的基因並不會對環境造成太大的損害。這是因為我們只會針對少數傾向於傳播疾病的物種進行基因編輯。儘管自然選擇最終形成的蚊子可以抵抗任何人工引進的基因突變，但CRISPR的部分價值在於它可以加速新方法的開發，這意味著科學家可以佔得先機。

未來展望

如其他力量強大的潛在新興技術一樣，基因編輯引發了關於安全和倫理方面的擔憂。那麼，該如何監管該技術的使用呢？幾十年前為其他形式的基因工程制定的規則不一定適合現在。美國農業部注意到經過基因編輯的生物體不是轉基因的，因而得出這樣的結論：經過基因編輯的植物就像自然發生基因突變的植物，因此不受特殊法規的約束，並且無須予以特別的安全關切。這一結論是合理的。

動物甚至人類的基因編輯提出了更複雜的安全和倫理問題。2014年，世界衛生組織發布了檢測轉基因蚊子的指導方針，包括有效性、生物安全性、生物倫理學和公眾參與方面的標準。 2016年，基於世界衛生組織的指導原則，國家科學院（NAS）就利用動物進行基因驅動研究時的負責任行為給出了一些建議。（蓋茨基金會與國立衛生研究院[NIH]、國立衛生研究院基金會和國防高級研究計劃局[DARPA]共同資助這項工作）。這些建議強調，科學家們在轉向田野試驗之前，必須先在實驗室進行徹底研究，包括進行定期評估。這些建議還敦促科學家們審慎評估任何生態風險，並積極鼓勵公眾參與，特別是在直接受研究影響的國家和地區。無論在哪裡進行基因編輯研究，無論可能在哪裡實施基因編輯，所有關鍵利益相關方——科學家們、民間團體、政府領導和當地公眾——都應該參與進來。

監管基因編輯技術的部分挑戰在於，不同國家的規則和實踐可能差異很大。一個更加協調一致的政策環境終究更有效率，並且可能提高總體標準。國際組織，特別是科學家聯盟，可以幫助建立全球規範。同時，無論研究發生在何處，基因編輯研究的資助者必須確保該研究符合世界衛生組織和國家科學院提出的標準。

就涉及瘧疾的基因編輯研究，蓋茨基金會已與其他機構一道，幫助受疾病影響地區的大學和其他機構進行風險評估，並就實驗和今後的田野測試為地方機構提供諮詢。這樣做的目的是令受影響的國家和社區能在研究中起帶頭作用，評估技術採用的成本和收益，並就是否以及何時應用最終的技術做出明智的決定。

最後，在探索使用CRISPR等新工具以促進全球衛生和發展方面無法取得成功將付出代價和風險，認識到這一點至關重要。新興技術的好處應該由全人類共享，而不能局限於發達國家。同樣，是否應該利用它們，也應該是各個國家的共同決定。謹慎使用的情況下，基因編輯可以挽救數百萬人的生命，使數百萬人能夠擺脫貧困。棄之不用將是一場悲劇。

（本文原刊於美國《外交事務》網站，2018年4月10日發布，原題：「Gene Editing for Good」。由上海交通大學生物生物醫學工程學院博士生張潔翻譯。）

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