亓磊:生命可被编程吗?

摘要

亓磊说:生物领域充满太多未知的东西,但是却是对人类有重要意义的,我们最终愿景就是希望它能「医治伤患、逆转时间、改变命运」。

如果说 IT 是在高速上已经飞速行驶了 30 年的话,那么生物科技也即将驶入这条高速路,虽然说现在速度不是很大,但是加速度很大,在将来它必将一样高速行驶。——亓磊


我们大多数人听到「基因」这个词,都感觉是神秘的,遥不可及的。在日常生活中我们可能并不会接触到它们,除了「转基因食品」,我们对基因并没有太多了解。

在本周末刚刚结束的腾讯 WE 大会上,来自斯坦福大学生物工程系助理教授,基因编辑领域专家亓磊为我们畅想了人类未来在生命科学上即将面对的变化(点击跳转演讲视频),他提出了一个观点,「生命是可被编程的」。他认为,我们每个人都相当于是一台精密的机器,如果我们能够找到不同生命特征的「开关」,那么人类迄今为止遇到的很多医学难题,比如艾滋病,比如镰刀型贫血症,都可能会因此得到解决,人类将有可能像打开计算机开关一样来调节自身的生命特性。

(本文内容根据亓磊演讲整理编辑)

生命编程:从「基因剪刀」到更厉害的「基因开关」

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我们人类在计算机科学上已经走了 30 多年,在这段时间内,我们用自己的智慧创造出了一些改变世界的东西。而在生命科学上面,我们也已经逐渐加速。有趣的是,我们在编程计算机的时候,希望计算机会越来越智能,越来越聪明,就像我们人一样;而当我们编程生命的时候,我们希望的恰好相反,生命越来越简单是最好的,因为这样容易被控制,我们能够创造出我们期待的结果。

所以我们探索最前沿的生物科学技术,去尝试编程生命的时候,首先要做的是知道生命这套程序的来源,我们需要读取生命的程序,这个过程叫做基因测序。

随着科学家们不断努力,五年来,基因测序价格一直在下降,已经超过了摩尔定律。生命科学的成本下降比我们想象中来的要快,这也为编程生命提供了非常坚实的基础。基因测序只是是编程生命的第一步,因为我们人类做了这些检测,最终的目的还是治好自己身上的疾病。所以,走好了第一步,人类开始尝试的,是被称为「基因剪刀(CRISPR)」的事情。

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试想一下,你的身体就是一台 DNA 计算机,如果我们能够去在它运行错误的时候(比如发生疾病的时候),通过删除过程中的错误基因,是否就能像按下了「删除」按钮一样,去避免这样的疾病呢?答案是可能的。CRISPR 有一个蛋白和 ROA 构成,蛋白本来的功能是让人体内的细菌拥有剪切病毒的能力,就像一把剪刀一样,而 ROA 就好像是 GPS,能够指引这把「剪刀」找到相对应的位置,去「剪切」「删除」或者「修改」错误的基因。

不过,基因剪刀(CRISPR),或者说基因编辑虽然强大,能够把人身上一些不好的基因删除修改,但是有时候也会犯错。一旦发生错误,很有可能就形成一代代传下去的新的遗传病,这个过程也很难逆转。所以,如果能找到一种方法,让我们不必去修改基因的序列,但是又能改变基因的功能,我们就能规避遗传病的奉献,「这种技术,我们叫做 CRISPRi」,亓磊介绍道。

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简要来说,CRISPRi 就是在基因剪刀 CRISPR 的基础上,去除了剪刀的功能,加入了更智能的功能,能够「开启」和「关闭」基因。我们人体基因组有 2 万多个基因构成,这些基因细微的差异和不同的表达构成了我们个体的差异,当那些该表达的基因不表达,不该表达的却表达的时候,我们就会得病。所以可以通过 CRIPSRi 来修复,它可以找到基因组里那些表达的「开关」,然后去打开或者关闭,比如找到糖尿病的开关、近视眼的开关,脱发的开关,都可以选择去关闭,而不是去删除这些基因。这样,我们就不用担心基因开关 CRISPRi 会让我们造成变异,同时又能治愈很多现在治疗不好的疾病。

基因编程:改变未来医学和社会环境的钥匙

首先是对于人类自身的改造

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有一种方案就是编程我们的免疫系统。这其实并不是新概念我们每个人的免疫系统都帮助我们去除一些对身体不好的东西,比如病毒或者癌细胞,但在这个过程当中,我们设想一下,如果能够通过生命编程的方式来编程这些免疫细胞,让他们变得非常精准,比如对于肺癌病人,让他们的免疫系统只去杀死肺癌细胞,而不进入身体的其他任何器官,也不会造成任何器官的损伤。

另外,人身体内还有一些疾病是器官损伤造成的,比如老年痴呆是神经系统受到了损伤。生物学家已经在实验室的小鼠模型身上测试了基因编程,让原本不可再生的骨头重新快速再生,那么意味着,通过生命编程和再生医学能够让人的器官损伤问题得到解决。

其次是对于药物开发

西方的医学大量依赖于化学,对于每一种疾病的解决方法,他们都希望找到对应的小分子药物,然后量产,然后治疗。但事实上,我们很多疾病找不到有效的对应药物,还有的很多时候,我们即便找到了对应的药物,成本却不是一般人能够负担的起的。在这种情况下,我们的生命编程或许就可以改变这种困难的状态。

人类的许多疾病,都是基因的原因造成的,这种疾病本身的治疗,按照现在的手段,是很难的。但是,基于基因编程,我们能够研究出新的药物,这种新的药物我们可以先称之为基因药物。基因药物的生产过程就像是在电脑上编写程序一样,通过对基因的编程,我们可以非常精确的用它来对抗不同的基因引发的疾病或者病毒。

最后是对社会和环境的改变

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人类从地球上出现到现在经历了 500-700 万年的演化才发展到了现在的样子,由于技术的进步,我们的寿命在不断延长,一定程度上也让人类社会发展迅速。但相应的,我们的世界却仍然有很多疾病难题无法解决。人口增加和老龄化问题对全世界的医疗系统负担都很大,如果能够通过基因编程设计新药物和治疗方案,那么不论是医疗系统还是整个社会,无疑是具有非常大的推动作用。

比如乙肝病毒,在中国,乙肝病人超过全世界其他国家的总和。其实乙肝病毒也是一种 DNA 病毒,它长期潜伏在我们肝细胞里,时间久了之后,甚至会造成肝癌。既然乙肝病毒式 DNA 病毒,那么通过 DNA 编程的方法,我们去修改、或者删除,那么它就不存在于我们体内,癌症也是一样的,更多人会免于化疗的痛苦,也能够再次回到自己的正常生活当中。

而除了人以外,地球上还有很多其他生命。通过编程其他的生命体,我们也可以做出非常多的事情,比如通过编程微生物细菌,培养出来能够吃掉污染水和土壤的油污,「地沟油」彻底消失,或者去处理那些水中的重金属以及有毒的化学物质。如果在基因编程上进行大量有益的研究,那么相信地球环境也能够朝着好的方向前进。

人类目前的基因编程还处在起点,但是在不久的将来,它却能够帮助我们克服很多疾病,甚至「返老还童」也未尝不可能。这既需要生命工程师的努力,也需要生物科技产业创新。这个过程会很艰难,会伴随各种失败,但是对于亓磊和很多生命科学家来说,却是意义重大的,用他自己的话来说,最终的愿望就是「医治伤患、逆转时间、改变命运」。

(编辑:Rubberso)

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