勘破“天機(jī)”之后人類何去何從

2012年6月8日，一個(gè)明媚的周五下午，珍妮佛·杜德娜正式向《科學(xué)》雜志提交了論文。20天后，它在線發(fā)表了。世界從此不同。

論文表明他們找到了基因編輯中最新、也可能是最有效的工具CRISPR-Cas9（簡(jiǎn)稱為CRISPR）。利用CRISPR可以插入、編輯或刪除基因，人類有了控制遺傳突變的能力。幾乎一夜之間，一個(gè)新時(shí)代開(kāi)始了：在基因工程的領(lǐng)域，只有想不到，沒(méi)有做不到。

杜德娜平靜的實(shí)驗(yàn)室研究生活被打破，這位美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校分子與細(xì)胞生物學(xué)系、化學(xué)系教授不再是一名普通的科學(xué)家，將要面對(duì)襲來(lái)的“巨浪”，是她沒(méi)有意料到的。

1 一塊重要的拼圖

杜德娜所處的是一個(gè)什么時(shí)代呢？在她進(jìn)入研究領(lǐng)域之前，幾十年來(lái)，生命科學(xué)領(lǐng)域的研究在不斷的突破中。

杜德娜被這些科學(xué)進(jìn)展深深吸引。20世紀(jì)90年代初，她做博士后研究時(shí)，也是研究生涯的開(kāi)始之初，就和實(shí)驗(yàn)室伙伴討論編輯有缺陷RNA的源頭的可能性。

“本書(shū)的目的并不是為基因編輯早期發(fā)展提供一份翔實(shí)的歷史記錄。”這本書(shū)記錄了與杜德娜工作最相關(guān)的研究進(jìn)展，以及他們的工作是如何與其他人的研究銜接起來(lái)的。

2006年，杜德娜的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始CRISPR的研究工作，這個(gè)課題就像偵探，只不過(guò)目標(biāo)相反，關(guān)注的不是病毒如何入侵宿主，而是細(xì)菌如何抵御病毒。他們尤其感興趣的是那些與CRISPR相關(guān)的基因，或者說(shuō)，是他們認(rèn)為參與了抵御病毒的細(xì)菌基因。

CRISPR研究引起更多人的注意，2008年，第一次CRISPR會(huì)議在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校舉行。而且?guī)啄旯し颉斑@個(gè)領(lǐng)域就從松散、有趣，但缺乏確鑿證據(jù)的初始階段，發(fā)展出了一套關(guān)于細(xì)菌適應(yīng)性免疫系統(tǒng)工作機(jī)制理論”。

杜德娜他們也受到相關(guān)公司以及大學(xué)各路同仁的激勵(lì)，不斷地、一點(diǎn)點(diǎn)地突破。在一次次構(gòu)思、實(shí)驗(yàn)中，他們終于找到并驗(yàn)證了這種“了不起的分子機(jī)器”，即Cas9，它能以極高的精確度切開(kāi)病毒的DNA，以及其他細(xì)胞里的DNA，包括人類細(xì)胞。這就意味著他們找到了改寫(xiě)生命密碼的方法。

“隨著時(shí)間流逝，我逐漸意識(shí)到，自己是一個(gè)更大的科學(xué)系統(tǒng)的一部分，我們每一個(gè)人，都在自己的道路上探索著大自然的真相。每前進(jìn)一小步，感覺(jué)好像又找到了一小塊拼圖，而這些都是一個(gè)更大的拼圖游戲的一部分。我們每一個(gè)人的工作都依賴于前人的工作，它們相互關(guān)聯(lián)，拼出更大的圖章。”

無(wú)疑，杜德娜他們找到的是一塊重要的拼圖。

2? ?CRISPR找到了她，她就找到了它

“我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記第一次聽(tīng)說(shuō)CRISPR這個(gè)術(shù)語(yǔ)的時(shí)刻。”2006年的一天，杜德娜接到吉莉安·班菲爾德教授的電話。

吉莉安也是一位卓有成就的女科學(xué)家，在伯克利分校另一個(gè)系任教，她向杜德娜詳細(xì)介紹了CRISPR的研究，杜德娜才明白“規(guī)律間隔成簇短回文重復(fù)序列”的意思，這些信息讓她“有微微觸電的感覺(jué)”。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的合作表明，要闡明CRISPR工作機(jī)制，該生物化學(xué)家出場(chǎng)了。

與CRISPR相關(guān)的另一個(gè)故事是一次“偶遇”。

2011年，杜德娜在波多黎各參加美國(guó)微生物學(xué)會(huì)年會(huì)時(shí)，認(rèn)識(shí)了法國(guó)女科學(xué)家埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶——她們共同獲得2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。兩位女科學(xué)家在圣胡安老城閑逛，交流心得、評(píng)論報(bào)告。埃馬紐埃爾提出合作，共同來(lái)闡明神秘的Csn1——后改名為Cas9蛋白質(zhì)的功能。這是一次要被載入史冊(cè)的合作。

正好CRISPR找到她，她就做到了。

有人認(rèn)為，天賦、后天環(huán)境、個(gè)人努力是成功的三要素。而杜德娜的經(jīng)歷似乎與此一一對(duì)應(yīng)。

杜德娜1966年出生，父親是大學(xué)教授，有較好的家庭環(huán)境，受到了良好的教育。大約在12歲時(shí)，她讀了吉姆·沃森的《雙螺旋》，“我第一次感到命運(yùn)會(huì)把我送到相似的路上”。

1982年，她剛上大學(xué)，參與了平生第一次的實(shí)驗(yàn)——到生物系一位教授的實(shí)驗(yàn)室里，和其他學(xué)生一塊兒探索一株真菌如何感染了木瓜。他們居然還揭示出了真菌的一個(gè)重要特征，“我第一次感受到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的狂喜”，親身經(jīng)歷后，她的求知欲更強(qiáng)烈了。

盡管杜德娜的天賦和努力都足夠，但從杜德娜的成長(zhǎng)經(jīng)歷來(lái)看，和這個(gè)年代的其他科研人員一樣，按部就班地從大學(xué)本科到博士，在實(shí)驗(yàn)室里做研究，關(guān)心領(lǐng)域的發(fā)展，思考自己有興趣的項(xiàng)目，然后踏實(shí)地工作，取得或多或少的成果。

3? ?科學(xué)家與公眾的共同責(zé)任

在那篇打破“天機(jī)”的論文發(fā)表后的一年，科學(xué)界刮起了CRISPR旋風(fēng)，世界各地的研究人員將此派上用場(chǎng)。杜德娜感覺(jué)自己“仿佛在伯克利一覺(jué)睡去，醒來(lái)發(fā)現(xiàn)身處火星”。而CRISPR一詞從學(xué)術(shù)會(huì)議的學(xué)者都聽(tīng)得一頭霧水的狀況，變成家喻戶曉的“熱詞”。

2014年的一天，本書(shū)的另一位作者塞繆爾收到一封陌生郵件，是一位創(chuàng)業(yè)者約他見(jiàn)面談商業(yè)計(jì)劃，還希望他加盟他們公司做科學(xué)顧問(wèn)。原來(lái)這家公司是為人提供健康的“CRISPR定制嬰兒”。

這“大膽”的設(shè)想讓塞繆爾不寒而栗。他和杜德娜都意識(shí)到，CRISPR應(yīng)用于編輯人類的基因組，是早晚的事。杜德娜為此憂心忡忡，甚至寢食難安。

杜德娜走出實(shí)驗(yàn)室，她認(rèn)為作為科學(xué)家，自己不能置身事外，她積極參與到討論中。

杜德娜想到了原子彈之父、之前也是伯克利分校物理系教授奧本海默的呼吁，她回顧了重組DNA技術(shù)的發(fā)展歷史，諾貝爾獎(jiǎng)得主、化學(xué)家保羅·博格的謹(jǐn)慎態(tài)度和策略，以及“博格來(lái)信”對(duì)相關(guān)科學(xué)研究提出的三項(xiàng)建議。

2015年1月，杜德娜和科學(xué)同仁組織召開(kāi)了生物倫理論壇，有17位與會(huì)人員，許多重量級(jí)科學(xué)家到場(chǎng)。

隨后不久，杜德娜開(kāi)始籌備關(guān)于人類基因編輯的首次國(guó)際會(huì)議。高峰論壇2015年12月舉行，美國(guó)、中國(guó)和英國(guó)及其他來(lái)自世界各地的科學(xué)家——最前沿的基因編輯研究者——參與了會(huì)議的討論。在這些對(duì)話中，有一個(gè)主題反復(fù)出現(xiàn)，那就是科學(xué)家該如何使用這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)的技術(shù)。“我們目前還沒(méi)有找到答案，但是，我們正一點(diǎn)點(diǎn)地接近它。”

杜德娜對(duì)不同立場(chǎng)的學(xué)者的思路有了更深的理解，讓她進(jìn)一步細(xì)化了對(duì)生殖細(xì)胞系編輯議題的理解。

但是杜德娜的初心和夢(mèng)想從沒(méi)有改變，“有一天，基因編輯可以幫助治愈人類的疾病”。