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

蓋茨基金會成立于 2000 年，由比爾?蓋茨與其夫人梅琳達?蓋茨共同創(chuàng)辦，擁有 380 億美元資產(chǎn)，據(jù)稱是美國最大的私人基金會。在全球范圍內(nèi)，其主要目標(biāo)是增進健康，減少極端貧困，在美國則致力于拓展教育機會和信息技術(shù)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(guī)律間隔的、短回文重復(fù)序列”。CRISPR 技術(shù)是一種基因編輯技術(shù)，其潛在應(yīng)用包括糾正基因缺陷、治療和預(yù)防疾病以及改良農(nóng)作物，但也存在倫理上的風(fēng)險。

原文于 2018 年 4 月 10 日發(fā)表于美國《外交事務(wù)》網(wǎng)站，原題“Gene Editing for Good”。

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(jù)。自 20 世紀(jì) 90 年代初以來，全球兒童死亡率下降了一半。結(jié)核病、瘧疾和艾滋病的發(fā)生率大幅度減少。脊髓灰質(zhì)炎的發(fā)病率下降了 99%，這是人類繼消滅天花之后的又一大壯舉。據(jù)世界銀行每天生活費低于 1.90 美元的標(biāo)準(zhǔn)，全球極端貧困人口的比例已從 35% 下降到 11% 左右。

但持續(xù)的進步并不必然發(fā)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(fā)生在貧窮國家，而且他們的死因大多可以預(yù)防。另有上億兒童將繼續(xù)承受原本可以避免的疾病和營養(yǎng)不良之苦，這可能帶來認(rèn)知和身體方面的終身殘疾。據(jù)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(nóng)村家庭——依舊生活在極端貧困當(dāng)中，其中，尤其是婦女和兒童被剝奪了經(jīng)濟上的機會。

一些持續(xù)存在的苦難可以通過繼續(xù)資助已在運轉(zhuǎn)的國際發(fā)展援助方案和多邊伙伴關(guān)系來加以緩解。這些手段有助于維持進步，尤其是在人類學(xué)會更好地利用數(shù)據(jù)來指導(dǎo)資源分配的情況下。但歸根結(jié)底，消除那些最為頑固的疾病和貧窮的肇因，需要科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新。

其中包括 CRISPR 和其他用于進行定向基因編輯的技術(shù)。未來十年中，基因編輯可能幫助人類克服全球衛(wèi)生和發(fā)展當(dāng)中一些最重大和最持久的挑戰(zhàn)。這項技術(shù)令科學(xué)家們更容易發(fā)現(xiàn)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(shù)百萬人——主要是窮人——的疾病。此外，基因編輯技術(shù)正在加速推進消除極端貧困的研究，令發(fā)展中世界的數(shù)百萬農(nóng)民得以種植和飼養(yǎng)更高產(chǎn)、更有營養(yǎng)、更耐寒的農(nóng)作物和牲畜。新技術(shù)往往遭遇質(zhì)疑。但假如當(dāng)今世界要繼續(xù)維持過去幾十年那種不可思議的發(fā)展速度，鼓勵科學(xué)家們在遵循安全和道德準(zhǔn)則的前提下繼續(xù)利用 CRISPR 等前景光明的工具就是至關(guān)重要的。

養(yǎng)活世界人口

今年早些時候，我去蘇格蘭旅行，在那里接觸到一些來自愛丁堡大學(xué)熱帶家畜遺傳與健康中心（CTLGH）的優(yōu)秀科學(xué)家。我了解到，先進的基因組研究幫助非洲農(nóng)民培育出了更高產(chǎn)的雞和奶牛?？茖W(xué)家們解釋說，能夠在炎熱的熱帶環(huán)境中養(yǎng)活的奶牛品種，其牛奶產(chǎn)量往往遠低于霍爾斯坦種乳牛（Holsteins）。這種乳牛幾乎無法在炎熱地帶養(yǎng)活，但在溫和氣候中非常高產(chǎn)，部分原因是，經(jīng)過數(shù)代人工選育后發(fā)生了基因突變。蘇格蘭的科學(xué)家正在與埃塞俄比亞、肯尼亞、尼日利亞、坦桑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(chǎn)基因。如果成功，這可能將熱帶奶牛的牛奶和蛋白質(zhì)產(chǎn)量提高最多 50%。同時，科學(xué)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發(fā)，令這種牲畜耐得住高溫。

這種研究是至關(guān)重要的，因為對這個世界上最貧窮的人口來說，一頭?；驇字浑u、山羊或綿羊能對他們的生活產(chǎn)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(yǎng)牲畜的農(nóng)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(fù)責(zé)蓄養(yǎng)；相比于男性，女性更可能利用這筆收入購買家庭日用品。因此，蓄養(yǎng)家畜幫助農(nóng)民家庭獲得了他們所需的營養(yǎng)，使孩子們能夠健康成長，并在學(xué)業(yè)上獲得成功。

同樣，提高作物產(chǎn)量對消除極端貧困至關(guān)重要。在撒哈拉以南的非洲地區(qū)，六成人口通過耕種土地謀生。但鑒于該地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量普遍較低——其基本谷物產(chǎn)量是北美地區(qū)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(yù)計到 2050 年，非洲人口將增加一倍以上，達到 25 億人，其食品產(chǎn)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(nóng)的生計，挑戰(zhàn)將變得越來越棘手。

通過基因編輯使作物更高產(chǎn)、更有抗性，很大程度上可能解決這一難題。事實上，該技術(shù)已初見成效，吸引了大量公共和私人投資。科學(xué)家們正在開發(fā)易于生長的作物，減少其對肥料和殺蟲劑的需求，提高其營養(yǎng)價值，并增強其抗旱耐熱能力。已經(jīng)有許多通過基因編輯得到改進的作物正在被開發(fā)和測試，包括貨架壽命更長的蘑菇、丙烯酰胺（潛在致癌物）含量低的馬鈴薯，和產(chǎn)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(nóng)業(yè)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(xué)的科學(xué)家們正在開發(fā)改良的水稻品種，其中一種叫做 C4 水稻。牛津大學(xué)的科學(xué)家們運用基因編輯和其他工具重整了水稻葉片中的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使 C4 水稻的光合作用（植物將陽光轉(zhuǎn)化為食物的過程）效率提高了 20%。C4 水稻不僅產(chǎn)量較高，而且需要較少的水。這對糧食安全、農(nóng)民的生計和環(huán)境都有好處，也有助于自耕農(nóng)適應(yīng)氣候變化。

這種動物甚至植物的基因組改變并不新鮮。幾千年來，人們通過選擇性育種一直在這么做。科學(xué)家們從 20 世紀(jì) 70 年代初開始重組 DNA 分子，今天基因工程廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域；在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人們運用基因工程大量制造人胰島素、激素、疫苗和許多藥物。基因編輯的不同之處在于它不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物或動物，這意味著基因編輯技術(shù)不涉及組合來自不同物種的 DNA。使用 CRISPR 技術(shù)，酶被用于靶向和刪除一段 DNA，或者以其他方式改變這段 DNA，從而產(chǎn)生有利或有用的特征。最重要的是，CRISPR 讓創(chuàng)新的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)變得更快捷、更精準(zhǔn)。

消除瘧疾

在全球衛(wèi)生領(lǐng)域，基因編輯技術(shù)近期最有前途的用途之一是消除瘧疾。盡管經(jīng)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。幸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(fā)冷和貧血可能使人無法工作，并使家庭陷入因病致貧、因貧返病的惡性循環(huán)。除此之外，瘧疾的經(jīng)濟成本也是驚人的。90% 的瘧疾病例發(fā)生在撒哈拉以南非洲地區(qū)，該地區(qū)瘧疾相關(guān)支出約占總 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。

在資金充足且采用現(xiàn)有智能干預(yù)的情況下，瘧疾在很大程度上——但并非完全——可以預(yù)防和治療。目前的預(yù)防手段，如噴灑殺蟲劑，只有暫時的效果。目前治療瘧疾的標(biāo)準(zhǔn)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(xù)蟄居在人體內(nèi)，并仍可以通過蚊子感染其他人。更糟糕的是，瘧疾寄生蟲已經(jīng)開始對青蒿素產(chǎn)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(xù)利用現(xiàn)有的手段，但根除瘧疾還需要多個領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)進步。例如，復(fù)雜的地理空間監(jiān)視系統(tǒng)與計算建模和仿真相結(jié)合，從而因地制“瘧”?；蚓庉嬕材馨l(fā)揮重要作用。全世界有 3500 多種已知的蚊子，但其中只有少數(shù)蚊子會在人與人之間傳播瘧疾寄生蟲。鑒于只有雌性蚊子可以傳播瘧疾，研究人員開始使用 CRISPR 技術(shù)，成功地改造了蚊子，使雌性蚊子變得不育或偏向生育雄性后代，并且該性狀可以遺傳給后代?？茖W(xué)家們還在探索使用 CRISPR 技術(shù)，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(shù)還有望應(yīng)對蚊子傳播的其他疾病，如登革熱和寨卡病毒（Zika）。

然而，要數(shù)年后，任何經(jīng)過基因編輯改造的蚊子才能被釋放到野外進行田間試驗。盡管必須首先解答有關(guān)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并不會對環(huán)境造成太大的損害。這是因為我們只會針對少數(shù)傾向于傳播疾病的物種進行基因編輯。盡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 的部分價值在于它可以加速新方法的開發(fā)，這意味著科學(xué)家可以占得先機。

未來展望

如其他力量強大的潛在新興技術(shù)一樣，基因編輯引發(fā)了關(guān)于安全和倫理方面的擔(dān)憂。那么，該如何監(jiān)管該技術(shù)的使用呢？幾十年前為其他形式的基因工程制定的規(guī)則不一定適合現(xiàn)在。美國農(nóng)業(yè)部注意到經(jīng)過基因編輯的生物體不是轉(zhuǎn)基因的，因而得出這樣的結(jié)論：經(jīng)過基因編輯的植物就像自然發(fā)生基因突變的植物，因此不受特殊法規(guī)的約束，并且無須予以特別的安全關(guān)切。這一結(jié)論是合理的。

動物甚至人類的基因編輯提出了更復(fù)雜的安全和倫理問題。2014 年，世界衛(wèi)生組織發(fā)布了檢測轉(zhuǎn)基因蚊子的指導(dǎo)方針，包括有效性、生物安全性、生物倫理學(xué)和公眾參與方面的標(biāo)準(zhǔn)。 2016 年，基于世界衛(wèi)生組織的指導(dǎo)原則，國家科學(xué)院（NAS）就利用動物進行基因驅(qū)動研究時的負(fù)責(zé)任行為給出了一些建議。（蓋茨基金會與國立衛(wèi)生研究院 [NIH]、國立衛(wèi)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(diào)，科學(xué)家們在轉(zhuǎn)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(xué)家們審慎評估任何生態(tài)風(fēng)險，并積極鼓勵公眾參與，特別是在直接受研究影響的國家和地區(qū)。無論在哪里進行基因編輯研究，無論可能在哪里實施基因編輯，所有關(guān)鍵利益相關(guān)方——科學(xué)家們、民間團體、政府領(lǐng)導(dǎo)和當(dāng)?shù)毓姟紤?yīng)該參與進來。

監(jiān)管基因編輯技術(shù)的部分挑戰(zhàn)在于，不同國家的規(guī)則和實踐可能差異很大。一個更加協(xié)調(diào)一致的政策環(huán)境終究更有效率，并且可能提高總體標(biāo)準(zhǔn)。國際組織，特別是科學(xué)家聯(lián)盟，可以幫助建立全球規(guī)范。同時，無論研究發(fā)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(wèi)生組織和國家科學(xué)院提出的標(biāo)準(zhǔn)。

就涉及瘧疾的基因編輯研究，蓋茨基金會已與其他機構(gòu)一道，幫助受疾病影響地區(qū)的大學(xué)和其他機構(gòu)進行風(fēng)險評估，并就實驗和今后的田野測試為地方機構(gòu)提供咨詢。這樣做的目的是令受影響的國家和社區(qū)能在研究中起帶頭作用，評估技術(shù)采用的成本和收益，并就是否以及何時應(yīng)用最終的技術(shù)做出明智的決定。

最后，在探索使用 CRISPR 等新工具以促進全球衛(wèi)生和發(fā)展方面無法取得成功將付出代價和風(fēng)險，認(rèn)識到這一點至關(guān)重要。新興技術(shù)的好處應(yīng)該由全人類共享，而不能局限于發(fā)達國家。同樣，是否應(yīng)該利用它們，也應(yīng)該是各個國家的共同決定。謹(jǐn)慎使用的情況下，基因編輯可以挽救數(shù)百萬人的生命，使數(shù)百萬人能夠擺脫貧困。棄之不用將是一場悲劇。

（本文?原刊?于美國《外交事務(wù)》網(wǎng)站，2018 年 4 月 10 日發(fā)布，原題：“Gene Editing for Good”。由上海交通大學(xué)生物生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士生張潔翻譯。）