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2018全球十大突破性技术——基因占卜和人造胚胎

来源:    时间:2018年02月23日    点击数:    5星

近日,美国权威科学杂志《麻省理工科技评论》正式揭晓了2018 年“全球十大突破性技术”。在这十项突破性技术当中,有两项耀眼的“明珠”是和人类生命息息相关的,那就是人造胚胎和基因占卜。然而,它们也正因为改变生命和改造人类的“基因”备受争议,具有“亦正亦邪”的特质。有些人悲观的认为其对人类是福还是祸尚未可知。

虽然我们还无法对上述疑问给出完美的答案,Anyway,这并不影响科学家们探索未知、创新创造的求知欲,亦不影响这些技术带给人类的重大意义和深远影响。

基因占卜

对自身命运的好奇是人类的天性。如果你想知道自己未来会不会谢顶或者发胖,有多大可能得糖尿病或者癌症,甚至想知道自己究竟能活多久,能否生出一个健康的孩子,你可以:A.请一位算命先生测测自己的生辰八字;B.找一个星座大师查查自己的星盘;C.把自己的体液寄给一家基因检测公司。

选A和B的我们称为封建迷信,选C的则被视为科学,因为一个人的生辰八字和星座星盘没有理由决定他的命运,两者之间的逻辑链条是不清晰的,而基因则是所有生命现象的遗传基础,科学家们已经搞清了遗传的本质,明确了从基因到蛋白质之间的因果关系,用基因来算命应该是靠谱的吧?

自从1953年沃森和克里克发现了DNA分子的双螺旋结构之后,我们终于知道生命信息是由DNA分子负责储存的,而基因则是由DNA分子当中的G、A、T、C这四种核苷酸依次排列而成,不同的排列方式决定了蛋白质的结构和功能。蛋白质不但是所有生命体的结构基础,也是所有生化反应的催化剂(酶),基因正是通过控制蛋白质来控制生命的,这条逻辑链相当完整。

通过基因检测试图改变未来的命运,最著名的例子莫过于美国影星安吉丽娜•朱莉。朱莉的选择在一夜之间将基因检测推到了聚光灯之下,同时也引发了极大的争议。这样的做法究竟是防患于未然还是矫枉过正?基因检测到底是给了人们更多的主动权,还是更容易让人们陷入无谓的恐慌?

一年前,32岁的深圳白领李晓娜是个“体重基数大”的姑娘。正值工作进入瓶颈期,巨大的精神压力和不规律的饮食让身高168cm的她体重一度达到了78.8kg。她不相信针灸、吃减肥药一类的瘦身方法,却又缺乏锻炼的动力,体重一直居高不下。直到她去做了一次基因检测。

2015年12月,李晓娜在某基因检测公司进行了一项专门针对减脂的运动基因检测。这家以“健康管理”为主打的基因公司,针对基因检测的情况,为每位客户设计个性化的瘦身方案。

基因检测显示,她的蛋白质代谢能力较高,对维生素的吸收能力和利用率较低。根据这一特点,营养师纠正了她原先为了减肥不吃肉、不吃主食、不吃晚餐的坏习惯,重新为她制定了一份均衡的食谱。

检测结果还显示,有氧运动对她的体脂消耗影响偏低,而力量训练的影响则很高。这意味着之前“每周安排3天,总共30-50分钟有氧运动”的训练方案对她来说并不适用。为了提高单位时间内减脂的效率,李晓娜开始步行上下班,以加大有氧运动的强度;同时在健身教练的指导下,走进健身房,进行器械训练。她第一次发现,之前自己跑步一小时都不怎么出汗,但是力量训练仅20多分钟,她已经汗流浃背了。

她决定坚持下去。在131天的时间里,她在没有刻意节食的情况下成功减掉了19.2kg。

然而,2013年美国记者基拉•贝克奥夫曾在《纽约时报》发表文章,讲述了自己对基因检测结果困惑的经历:她同时在3家知名的个人基因检测公司进行了检测,但令她吃惊的是,每家公司的检测结果都不一样。

其中一家的测试结果显示,贝克奥夫有20.2%的可能性患上牛皮癣,8.2%的可能性患上风湿性关节炎——她这两项的患病几率都比同人种的普通女性高出了近一倍;但另一家的测试却显示,她患牛皮癣和风湿性关节炎的几率极低,只有2%和2.6%。

对于这样的结果,专家们纷纷表示并不意外。人体目前已知或者被命名的基因位点总数将近6000多万个,基因检测公司通常使用的芯片筛查方式最多也只检测100万个位点左右,这意味着本身得到的信息就十分有限。更何况每个公司检测的位点数量、选取的基因范围、使用的基因数据库和分析方法各不相同,检测结果必然存在差异。另一方面,对于许多复杂疾病的致病机理,科学界在基础研究层面至今仍无定论,也很难断言基因究竟在其中起到了多大作用。

这样的“不确定性”让这个高科技多少带上了一点“算命”的味道。如果对疾病风险的预测变成了一个概率问题,还有各种未来的不可知,这样的检测还有多大意义?

的确,因受制于现阶段人类对疾病、基因认知的局限,基因检测的“准确性”是科学界普遍存在的争议。即便是在基因检测领域起步较早的国家,也一直被同样的问题所困扰。

但许多研究人员指出,即便我们得到是概率而非精确诊断,对于医学也同样意义重大。要知道,许多人体的生理数据并非由单个或少数基因所调控——它们是大量基因共同作用的结果。我们从大规模遗传学实验中得到的数据可以体现特定基因型下,个体所具有的风险。而这些信息对于个人也好,对于研究人员也好,都有重要的指导意义。

举例来说,医生们可以建议那些有更高风险罹患乳腺癌的女性多进行乳房X光检查,而让那些风险较低的女性少接受这些检查。这样做有几个好处:首先,这能让前者更好地进行早诊断,早治疗;其次,这也避免了后者进行不必要的额外检查。通过合理分配医疗资源,我们有望让最需要的人群得到更多诊断与治疗。

对于新药研发公司来说,这些信息同样重要。譬如在阿尔兹海默病或癌症的临床试验设计中,如果我们通过分析基因信息,知道某些患者更可能从中受益,就可以有的放矢地对他们进行招募。这正是精准医学的一大体现。

人造胚胎

精子与卵子相遇、融合、形成受精卵、发育成胚胎。这是生命诞生之初的标准流程。然而,来自英国剑桥大学(University of Cambridge)的科学家们却改变了这个流程,制造出了“人造胚胎”。这也难怪让《麻省理工科技评论》的资深作者Antonio Regalado先生发出了“重新定义生命创造”的感叹。

光从设计上看,这项技术的确让人感到惊艳——在这款人造的小鼠胚胎中,研究人员没有使用精子,也没有使用卵子。他们所用的,仅仅是来自另一个胚胎的细胞:在研究中,他们构建了一个三维框架,并在其中植入了干细胞。让研究人员大为欣喜的是,这些细胞在框架中开始“沟通”,并自发排列成小鼠早期胚胎的独特子弹状形态。

目前来看,这项技术只能还原出胚胎的大致面貌。正如该研究的负责人Magdalena Zernicka-Goetz博士所言,此类由人工合成的胚胎发育成小鼠的几率不大。但她也指出,这项技术的真正意义在于通过简便的方式构建出胚胎,让科学家们更好地了解胚胎细胞如何各司其职,带来胚胎早期发育的科学洞见。

这个前景让诸多科学家们感到兴奋无比。由于人造胚胎的操作技术并不繁琐,生物实验室可以很快在人造胚胎上应用基因编辑等技术,对潜在影响胚胎发育的关键基因进行调控,从而更好地了解胚胎发育的早期过程。如果能解决研究中可能出现的生物伦理问题,这项突破性技术无疑将为我们揭示更多生命早期的奥秘。

后记

自2001年《麻省理工科技评论》正式启动了年度十大突破性技术的评选以来,已经走过了17个年头,成为了科技界的重磅榜单。17年来,有些入选榜单的技术已经成功进入到了我们的生活中,有些则依旧停留在实验室里。但乐观者相信,这些技术终将对人类带来重要而深远的影响——2016年入选的免疫细胞疗法、2017年入选的基因疗法2.0,都是极好的例证。距离人造胚胎和基因占卜真正改变人类生活的那一天,或许也已经不远了。

迎接这些技术的到来,您准备好了吗?


(环球医学编辑:贾朝娟 )

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