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

蓋茨基金會(huì)成立于 2000 年，由比爾?蓋茨與其夫人梅琳達(dá)?蓋茨共同創(chuàng)辦，擁有 380 億美元資產(chǎn)，據(jù)稱(chēng)是美國(guó)最大的私人基金會(huì)。在全球范圍內(nèi)，其主要目標(biāo)是增進(jìn)健康，減少極端貧困，在美國(guó)則致力于拓展教育機(jī)會(huì)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(xiě)，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(xiǎn)。

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

今天，越來(lái)越多人過(guò)著前所未有的健康而高效的生活。好消息聽(tīng)起來(lái)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(lái)，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(lèi)繼消滅天花之后的又一大壯舉。據(jù)世界銀行每天生活費(fèi)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(jìn)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(wàn) 5 歲以下兒童夭折，這主要發(fā)生在貧窮國(guó)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(yíng)養(yǎng)不良之苦，這可能帶來(lái)認(rèn)知和身體方面的終身殘疾。據(jù)世界銀行估計(jì)，超過(guò) 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(jì)上的機(jī)會(huì)。

一些持續(xù)存在的苦難可以通過(guò)繼續(xù)資助已在運(yùn)轉(zhuǎn)的國(guó)際發(fā)展援助方案和多邊伙伴關(guān)系來(lái)加以緩解。這些手段有助于維持進(jìn)步，尤其是在人類(lèi)學(xué)會(huì)更好地利用數(shù)據(jù)來(lái)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(jìn)行定向基因編輯的技術(shù)。未來(lái)十年中，基因編輯可能幫助人類(lèi)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(xiàng)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(duì)抗每年依然致死和致殘數(shù)百萬(wàn)人——主要是窮人——的疾病。此外，基因編輯技術(shù)正在加速推進(jìn)消除極端貧困的研究，令發(fā)展中世界的數(shù)百萬(wàn)農(nóng)民得以種植和飼養(yǎng)更高產(chǎn)、更有營(yíng)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(guò)去幾十年那種不可思議的發(fā)展速度，鼓勵(lì)科學(xué)家們?cè)谧裱踩偷赖聹?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(shí)候，我去蘇格蘭旅行，在那里接觸到一些來(lái)自愛(ài)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(jìn)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(shuō)，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(yuǎn)低于霍爾斯坦種乳牛（Holsteins）。這種乳牛幾乎無(wú)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(guò)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(guó)的同行進(jìn)行合作，研究如何對(duì)熱帶奶牛進(jìn)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(shí)，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(gè)亞種，這個(gè)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?yàn)閷?duì)這個(gè)世界上最貧窮的人口來(lái)說(shuō)，一頭牛或幾只雞、山羊或綿羊能對(duì)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(lái)支付日常開(kāi)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(gòu)買(mǎi)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(yíng)養(yǎng)，使孩子們能夠健康成長(zhǎng)，并在學(xué)業(yè)上獲得成功。

同樣，提高作物產(chǎn)量對(duì)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(guò)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(jìn)口國(guó)。供需之間的缺口只會(huì)隨著人口的增長(zhǎng)而增加。預(yù)計(jì)到 2050 年，非洲人口將增加一倍以上，達(dá)到 25 億人，其食品產(chǎn)量需要與這一增長(zhǎng)相匹配才能滿足這片大陸上每個(gè)人的需求。隨著氣候變化威脅到非洲和南亞小農(nóng)的生計(jì)，挑戰(zhàn)將變得越來(lái)越棘手。

通過(guò)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(shí)上，該技術(shù)已初見(jiàn)成效，吸引了大量公共和私人投資。科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)易于生長(zhǎng)的作物，減少其對(duì)肥料和殺蟲(chóng)劑的需求，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并增強(qiáng)其抗旱耐熱能力。已經(jīng)有許多通過(guò)基因編輯得到改進(jìn)的作物正在被開(kāi)發(fā)和測(cè)試，包括貨架壽命更長(zhǎng)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(lái)，比爾及梅琳達(dá)?蓋茨基金會(huì)（Bill & Melinda Gates Foundation）一直支持在農(nóng)業(yè)中運(yùn)用基因編輯的研究。在我們資助的第一批項(xiàng)目中，牛津大學(xué)的科學(xué)家們正在開(kāi)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(yùn)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(yáng)光轉(zhuǎn)化為食物的過(guò)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(duì)糧食安全、農(nóng)民的生計(jì)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(dòng)物甚至植物的基因組改變并不新鮮。幾千年來(lái)，人們通過(guò)選擇性育種一直在這么做?？茖W(xué)家們從 20 世紀(jì) 70 年代初開(kāi)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(yùn)用基因工程大量制造人胰島素、激素、疫苗和許多藥物?；蚓庉嫷牟煌幵谟谒粫?huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物或動(dòng)物，這意味著基因編輯技術(shù)不涉及組合來(lái)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(kāi)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(guò)殺蟲(chóng)劑處理的蚊帳和更有效的藥物近幾十年來(lái)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(wàn)人死亡，其中 70% 是 5 歲以下的兒童。幸存的兒童也會(huì)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(wú)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(jì)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(duì)那些努力擺脫貧困的國(guó)家來(lái)說(shuō)，這筆開(kāi)支是一個(gè)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(chóng)劑，只有暫時(shí)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(lái)的化合物，可以緩解瘧疾的癥狀，但瘧疾的一類(lèi)寄生蟲(chóng)可能繼續(xù)蟄居在人體內(nèi)，并仍可以通過(guò)蚊子感染其他人。更糟糕的是，瘧疾寄生蟲(chóng)已經(jīng)開(kāi)始對(duì)青蒿素產(chǎn)生抗藥性，蚊子也開(kāi)始對(duì)殺蟲(chóng)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(gè)領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。例如，復(fù)雜的地理空間監(jiān)視系統(tǒng)與計(jì)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(huì)在人與人之間傳播瘧疾寄生蟲(chóng)。鑒于只有雌性蚊子可以傳播瘧疾，研究人員開(kāi)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(chóng)的基因，在寄生蟲(chóng)通過(guò)蚊子的腸道進(jìn)入其唾液腺時(shí)，將其殺死。同樣地，CRISPR 技術(shù)還有望應(yīng)對(duì)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(guò)基因編輯改造的蚊子才能被釋放到野外進(jìn)行田間試驗(yàn)。盡管必須首先解答有關(guān)安全性和有效性的許多問(wèn)題，但我們有理由樂(lè)觀，改造傳播瘧疾的蚊子的基因并不會(huì)對(duì)環(huán)境造成太大的損害。這是因?yàn)槲覀冎粫?huì)針對(duì)少數(shù)傾向于傳播疾病的物種進(jìn)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(jìn)的基因突變，但 CRISPR 的部分價(jià)值在于它可以加速新方法的開(kāi)發(fā)，這意味著科學(xué)家可以占得先機(jī)。

未來(lái)展望

如其他力量強(qiáng)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(guó)農(nóng)業(yè)部注意到經(jīng)過(guò)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(guò)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(wú)須予以特別的安全關(guān)切。這一結(jié)論是合理的。

動(dòng)物甚至人類(lèi)的基因編輯提出了更復(fù)雜的安全和倫理問(wèn)題。2014 年，世界衛(wèi)生組織發(fā)布了檢測(cè)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(guó)家科學(xué)院（NAS）就利用動(dòng)物進(jìn)行基因驅(qū)動(dòng)研究時(shí)的負(fù)責(zé)任行為給出了一些建議。（蓋茨基金會(huì)與國(guó)立衛(wèi)生研究院 [NIH]、國(guó)立衛(wèi)生研究院基金會(huì)和國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局 [DARPA] 共同資助這項(xiàng)工作）。這些建議強(qiáng)調(diào)，科學(xué)家們?cè)谵D(zhuǎn)向田野試驗(yàn)之前，必須先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行徹底研究，包括進(jìn)行定期評(píng)估。這些建議還敦促科學(xué)家們審慎評(píng)估任何生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并積極鼓勵(lì)公眾參與，特別是在直接受研究影響的國(guó)家和地區(qū)。無(wú)論在哪里進(jìn)行基因編輯研究，無(wú)論可能在哪里實(shí)施基因編輯，所有關(guān)鍵利益相關(guān)方——科學(xué)家們、民間團(tuán)體、政府領(lǐng)導(dǎo)和當(dāng)?shù)毓姟紤?yīng)該參與進(jìn)來(lái)。

監(jiān)管基因編輯技術(shù)的部分挑戰(zhàn)在于，不同國(guó)家的規(guī)則和實(shí)踐可能差異很大。一個(gè)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(guó)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(shí)，無(wú)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(guó)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(huì)已與其他機(jī)構(gòu)一道，幫助受疾病影響地區(qū)的大學(xué)和其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并就實(shí)驗(yàn)和今后的田野測(cè)試為地方機(jī)構(gòu)提供咨詢(xún)。這樣做的目的是令受影響的國(guó)家和社區(qū)能在研究中起帶頭作用，評(píng)估技術(shù)采用的成本和收益，并就是否以及何時(shí)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(jìn)全球衛(wèi)生和發(fā)展方面無(wú)法取得成功將付出代價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)，認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)至關(guān)重要。新興技術(shù)的好處應(yīng)該由全人類(lèi)共享，而不能局限于發(fā)達(dá)國(guó)家。同樣，是否應(yīng)該利用它們，也應(yīng)該是各個(gè)國(guó)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(wàn)人的生命，使數(shù)百萬(wàn)人能夠擺脫貧困。棄之不用將是一場(chǎng)悲劇。

（本文?原刊?于美國(guó)《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。）