去病根兒，還得改基因

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目前在臨床中，我們所見的基因療法大多都是根據患者的基因或者病毒基因來研發藥物或者制訂治療方案。其實，還可以直接修改患者的基因來治病。基因是身體生長的密碼和藍圖，但有時候基因會出錯，造成各種疾病，如果能夠如同修改錯別字一樣修改基因，那錯誤導致的疾病也會隨之消失。

鏈接：基因工程的真相

遺傳物質藏在細胞核內，既多又小，要修改它談何容易，到底是如何實現的呢？

第一步：尋找目標序列

首先，研究者會用特別的蛋白或者技術找到致病的基因序列。

第二步：瞄準DNA

然后，研究者會用生物酶“剪出”選定的DNA。

第三步：操縱DNA修復系統

細胞會修復被剪掉的DNA，這需要用到與其相配的堿基對，研究者會提供“模板”DNA堿基對，這樣細胞在修復時就會按照模板生成研究者需要的新DNA。

修改目標：成人的干細胞基因

原因：治療艾滋病

美國已有通過修改基因來治療艾滋病的臨床經驗。HIV（艾滋病病毒）感染造成了免疫系統崩潰，其本質是HIV攻擊和殺死了免疫細胞T細胞，而HIV對T細胞的感染必須要通過一種名為CCR5的受體。因此，如果摧毀了CCR5受體的基因，就可以阻止HIV的感染。

去年，有研究者瞄準了艾滋病患者T細胞中的CCR5基因，并用鋅指核酸酶關閉了該基因，這使得患者對HIV有了一些抵抗力。而現在，研究者更進一步，他們會直接摧毀干細胞中的CCR5基因，這樣干細胞分化出的T細胞就沒有CCR5受體，當然也就不會受到HIV的感染。干細胞是一切細胞的源頭，有極強的再生能力，修改干細胞的基因，可以說從源頭上解決了問題。修改T細胞的基因可能只能維持一段時間的療效，而直接修改干細胞的基因則能夠一勞永逸，一次修改讓所有新生的T細胞都不會受到HIV感染。

類似的基因修改方法還能夠用來治療其他疾病。例如，鐮狀細胞貧血是一種基因突變導致的先天性疾病，患者紅血球中負責運輸氧氣的血紅蛋白有問題。通過修改基因，則能夠開啟另一種蛋白運輸氧氣的功能，以代替血紅蛋白的工作，貧血也就被治愈了。

通過修改基因來治療疾病有巨大的好處，但也伴隨著風險。當我們去掉或者修改一段基因的時候，很有可能在無意間碰到了旁邊的基因片段，而這有可能帶來負面影響。如果能夠保證安全，修改成年患者的干細胞基因將治愈很多“絕癥”。

修改目標：人類胚胎基因

原因：避免先天疾病

雖然實驗中，科學家們已經多次修改動物胚胎的基因，但因為技術障礙和道德因素，卻一直沒能修改人類的胚胎基因。現在，終于有美國和中國的科學家在實驗中修改人類胚胎的基因了。中國廣州中山大學的研究者為了避免產生道德爭論，在基因實驗中使用了由兩個精子和一個卵子形成的胚胎，這種多精子受精卵能夠發育幾天，但永遠也無法發育成胎兒，因此不存在“扼殺生命”的問題。

中山大學的研究者修改了胚胎中負責制造血紅素的基因，希望以此來避免該基因突變造成的β地中海貧血。研究者使用了一種名為CRISPR的基因組編輯技術。以往，要在所有基因當中找到目標基因進行修改十分困難，費時費力費錢；而現在，CRISPR技術則是對基因組進行編輯，能夠把過去一年才能夠完成的基因修改工作縮短為一周。

不過，這種技術用于人類胚胎的基因修改還不太成熟。實驗中，有86個多精子受精卵被修改，但只有4個成功了，其他的受精卵要么目標基因沒被修改，要么沒能存活。另外，跟其他基因修改技術一樣，CRISPR也有可能碰到目標以外的基因。如果接受過基因修改的人類胚胎能夠被植入子宮，在植入前，可能還需要仔細檢查目標以外的基因是否保持無恙，以免基因修改在消除了一些疾病時卻造成另一些疾病。到那時，有遺傳病的父母，也能夠生出健康的寶寶。

修改目標：線粒體的DNA

原因：避免線粒體疾病

雖然現在還不允許修改人類胚胎的基因，但是英國已經允許了修改線粒體。大部分的遺傳物質，例如基因都處于細胞核中，而線粒體作為細胞的能量來源在細胞核外有一組獨立的DNA。線粒體的DNA突變也有可能導致疾病，會影響大腦、肌肉和心臟的健康。英國2013年的一個臨床案例中，為了避免母親的線粒體疾病遺傳給孩子，研究者在做試管嬰兒時只使用了母親卵子的細胞核，然后將其注入到另一個健康卵子的核外物質中，最后出生的寶寶雖然是由兩個卵子和一個精子發育而成，但在基因上，他99%都屬于第一位母親。

在未來，不用再使用兩個卵子這么麻煩了。研究者會為每位患者量身打造一種名為TALENs的蛋白。它能夠找到帶有致病DNA的線粒體，并將其摧毀。而那些健康的線粒體則會存活下來履行職責。在TALENs的幫助下，有線粒體疾病的母親生出健康嬰兒的幾率將大幅度增加。不過有人擔心這種治療方法可能帶來副作用，因為摧毀致病線粒體勢必會降低線粒體的總數量，我們并不清楚，這會對孩子有什么長期影響。研究者將利用試管嬰兒廢棄的胚胎來進行進一步的研究，希望能夠安全而有效地通過修改DNA來避免線粒體疾病的遺傳。