人类与疾病的战争还远未到胜利日,面对众多遗传病和罕见病,人们往往束手无策。近年来,通过删除和修改缺陷基因治病的思路,为医学界打开了一扇门。越来越多的国家把治愈疑难杂症的希望寄托在基因编辑上,与之有关的新工种由此诞生。据预测,基因编辑行业将成为未来投资最多、发展最快的行业之一。
然而,基因工作者不但要在未知的领域摸索前行,还要面对公众质疑和伦理挑战。
基因编辑或将成为医学界的希望
布莱恩·马杜克斯躺在白色的病床上,脸上露出带着紧张的笑容。病床上方悬挂着一个吊瓶。通过长长的软管流淌进他身躯里的并不是药物,而是几十亿个基因片段,它们即将与他体内的染色体交锋,随后融为一体,对身体细胞传达新的指令。
马杜克斯今年44岁,从出生时就患有一种可致命的遗传病——粘多糖病2型(MPS II)。这种病十分少见,发病率为10万到17万分之一。2017年11月,马杜克斯成为全世界首位接受一种新基因疗法的病人。
“与病魔一起生活并不轻松,实际上,我每分每秒都活在痛苦中。我曾以为自己只能活到20岁出头,如今是活一天算一天。当然,有人的状况比我更糟糕。”谈起自己的经历,马杜克斯有一种豁达的平静。
去年,他决定成为基因治疗的试验对象。“我想为那些和我一样被先天疾病折磨的人做点儿什么,”他告诉英国广播公司(BBC),“如果能延长我的寿命,协助科学家找到治疗人类的方法,我愿意承担改变基因带来的风险。”
过去,治愈这种病的唯一手段是造血干细胞移植,代价高昂,过程痛苦,风险极高。而利用基因疗法,科学家们只需将看不见的“分子剪刀”输入病人体内,就能切断肝细胞DNA,准确地在其中嵌入一段基因,修复从出生起就带有的染色体缺陷,使肝脏恢复应有的功能。
和马杜克斯一样,15岁的戴维·桑切斯也患有先天疾病——由基因变异引起的镰刀形细胞贫血症。在美国,此病在黑人中盛行,患者约有10万人,只有大约15%通过来自血亲的骨髓移植而痊愈。至于其他人,“就算医疗条件再好,病人也只能活到40多岁。在不发达的国家和地区,很多患者活不过5岁。”美国斯坦福大学儿科博士马修·波蒂厄斯告诉《斯坦福医学》杂志。
“医院是我的第二个家,我很幸运,遇到的都是良医。”桑切斯说。这个黑人少年身体孱弱,长年累月的病痛让他几乎无法直起腰行走。他每个月都要到医院注射红血球,但这只是权宜之策,无法让他摆脱疾病带来的死亡威胁。
一种名叫CRISPR-Cas9的基因新疗法为桑切斯和马杜克斯带来了希望。CRISPR是1987年由日本人在细菌中发现的,是在漫长的进化中,细菌为抵抗病毒基因入侵而发展出的强大武器。科学家掌握了这种技术,在蛋白酶Cas9辅助下,可以精准地对人类DNA进行修改。明年,桑切斯可能成为斯坦福大学首位接受CRISPR-Cas9治疗的病人。
“我们正处于医学新前沿。”桑加默治疗公司执行总裁桑迪·麦克雷告诉BBC,虽然现在判断马杜克斯的治疗是否成功为时尚早,但此次手术是新领域的里程碑,即将在医学界掀起一场革命。
支持基因治疗的人认为,基因编辑能矫正目前尚无治疗方法的基因缺陷,比如囊性纤维化、血友病、白血病甚至失明等。BBC称,很多大型医药公司认为它将成为未来医学的关键工具,并为此下了“赌注”。
市场不断壮大 人才需求激增
目前,全球各国已经进行了2700个基因治疗临床试验。据瑞典Abedia生物信息科技公司网站统计,排名前三的国家是美国、英国和德国,分别为1643个、221个和92个。中国进行过84个临床试验,排名第四。
进行这些试验的机构多半有大公司在背后“撑腰”,如拜耳、葛兰素史克、辉瑞、默克、诺华等。在招聘网站上搜索“基因治疗”岗位可以看到,很多制药公司正在招兵买马,打造自己的基因科学团队。
“基因治疗正在迅速发展为医学的分支,已得到主流认可,并且在不断壮大。”斯坦福大学遗传学教授米切尔·卡洛斯告诉BBC。
据预测,从2017年到2022年,全球基因编辑市场规模将扩大一倍以上,达到62.8亿美元(约合人民币435.75亿元)。2018年初,英国政府宣布将投资6000万英镑(约合人民币5.44亿元)建造细胞基因治疗中心,加速研发新疗法。美国国家人类基因组研究所预测,随着市场高速增长,对从业人员的需求将显著增加。
当基因编辑治疗走出实验阶段,进入越来越多的医疗机构后,大量相关领域的工作岗位将由此诞生。据估计,到2030年,仅英国就有超过18000个基因治疗领域的工作;在美国,生物医学工程师的岗位将增加7%,医学科学家将增加13%,加起来大约有17500个岗位。在欧洲最大的生物医学研究所——位于伦敦的弗朗西斯克里克研究所,有1250名科学家和250名其他工作人员。
“基因治疗是多学科领域,需要各种各样的人才,包括遗传学、医学、分子生物学、病毒学、生物工程、化学工程等专业的毕业生,甚至商科毕业生。”弗朗西斯克里克研究所研究员奎恩斯·泰勒说,“在一个基因治疗团队中,医学遗传学家是核心人才,必须具备普通医学、基因诊断和遗传病治疗等多方面综合知识。除此之外,团队里还要有基因顾问、基因护士和其他医学专家等成员。”
并非所有人都能坦然接受“修改上天赋予的生命代码”这件事。随着基因编辑逐渐为大众熟知,对它的怀疑也越来越多。因此,“基因顾问”这个几年前还不存在的职业迅速崛起,其职责是解释基因信息,向医务人员提供支持和建议,指导患者作出决定。
美国劳工统计局预测,基因顾问将是未来20个增长最快的工种之一,到2026年,基因顾问将增加29%。“当医生和病人在陌生的领域艰难地摸索前行时,需要在他们和公众之间架起沟通的桥梁。”欧洲人类遗传学协会副主席克里斯汀·帕奇说。
总的来说,基因治疗从业者的工资高于当地平均工资。例如,据美国国家人类基因组研究所统计,医学遗传学家的年薪在39870到134770美元之间,而分析遗传数据的生物信息学家年薪在35620到101030美元之间。
在争议中摸索前行
“关于基因编辑,我们有很多构想。即使其中一些注定会实现,也需要很多人参与。”泰勒说,“一旦基因治疗成为普遍手段,我们就需要伦理学家来解决可能面临的问题。”
虽然前景光明,但迄今为止,基因编辑充满争议,因为人们对改变DNA的远期影响知之甚少。一个意料之外的微小变化可能将正常细胞变为癌细胞;如果患者的身体排斥引入基因,将引发大规模免疫反应,后果不堪设想。
对基因编辑的争议并不新鲜,但CRISPR-Cas9的发明和应用重新引起了人们对这一话题的高度关注。与其他基因编辑手段相比,CRISPR-Cas9能让基因修改更精确、更容易。删除基因缺陷的治疗方案并不适用于所有疾病,但毫无疑问,它为医学界打开了一扇新的大门。
关于基因编辑的伦理讨论主要围绕人类繁育基因编辑展开,因为这些基因改变会世世代代传下去。美国《国家医学图书馆》杂志指出,基因编辑可以治疗特定的家族遗传病,但也可能以意想不到的方式影响胎儿发育,或者具有尚不明确的长期副作用,比如改变身高、眼睛颜色等,而这些改变目前还不可控。
一些人担心,将来有人会利用CRISPR-Cas9创造具有理想身体特征和天赋的“超能力”婴儿。事实上,有人已经在利用动植物做实验,比如改变蚊子、苍蝇等带病昆虫的DNA,或者改良作物和牲畜基因,培育个头儿更大的西红柿、更不易腐烂的蘑菇、更精瘦的猪肉,这些人为改造的物种会对环境造成意想不到的影响。在欧洲,植物、动物和人类的基因编辑受到严格控制。美国禁止改造人类繁育基因,但允许进行某些临床试验。
学术界普遍认为,目前不应该以繁育为目的编辑人类基因,但应该继续研究基因治疗的安全性和有效性。截至2014年,约有40个国家出于伦理和安全原因,禁止开展对繁育基因编辑的研究。2015年12月在华盛顿召开的“人类基因编辑国际峰会”上,美国、英国和中国带头开展了管制基因应用的合作项目。
在基因编辑研究领域,中国处于领先地位。中国科学家使用这项技术治疗了86名癌症和艾滋病患者。另外,采用CRISPR-Cas9对300名患者进行治疗的临床试验在今年获得了批准。中国把基因编辑作为最新五年计划的一部分,计划投入数十亿美元用于研究。
“我担心两件事,”斯坦福大学生物伦理学家汉克·格里利告诉《斯坦福医学》,“一是恶意滥用基因编辑工具,二是好心却办了坏事。”
“但是,对于镰刀状细胞贫血等典型遗传疾病的治疗,我认为基因编辑工具有革命意义,”他补充说,“这是件了不起的事情。”