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从基因编辑到异种移植 生物技术创新底层问题待破局

第一财经 2022-03-10 19:45:16

作者:钱童心    责编:宁佳彦

基因编辑技术将在医学、农业和很多其他领域实现惊人的创新,但相关的伦理挑战和技术创新仍然有待突破。

基因编辑技术近年来不断带给人类惊喜,它已成为支撑器官移植以及细胞疗法等众多先进疗法的关键技术。

作为引发下一代生物技术革命的源泉,研究人员相信,基因编辑技术将在医学、农业和很多其他领域实现惊人的创新,但相关的伦理挑战和技术创新仍然有待突破。

底层技术创新待突破

全球首例心脏异种移植手术患者在接受了转基因猪的心脏后,存活了两个月创下医学史的奇迹。借助基因编辑技术CRISPR–Cas9,美国研究人员将经过十种基因修饰的猪器官首次移植到人类体内,结果说明这一方法至少是在一段时间内奏效了。

上个月,一个美国研究小组宣称使用一种尖端的干细胞移植方法,首次治愈了一名女性艾滋病患者。沿着这一思路,研究人员希望利用基因改造寻求治愈艾滋病的方法,并彻底根除这种病毒。

Crispr-Cas9这种最早基于细菌免疫机制的基因编辑技术,在人类药物疗法方面展现出巨大的潜力,现已成为镰状细胞性贫血等遗传疾病的治疗的基础,未来为更多疾病提供精准治疗的方案。

我国对基因编辑研发高度重视,已将其列为“十四五”时期重点攻关目标。今年1月,国家出台了基因编辑产品的安全管理规范,为推动基因编辑应用铺平了道路。

在今年两会上,如何实现基因编辑技术的底层创新突破受到了来自中国科学院委员的关注。

全国政协委员、中国科学院院士、中科院遗传与发育生物学研究所研究员曹晓风表示:“我国虽然在动植物基因编辑技术研发和应用上居于世界前列,但原始专利严重缺位,核心专利及底层技术大多被美国为首的西方国家垄断,产业安全面临严重挑战,加快推动基因组编辑基础研究是国家发展和战略布局的迫切需求。”

曹晓风表示,基因编辑正朝着两个方面飞速发展:在基础研究方面,包括基因编辑工具的机制研究、模型建立、原始创新研发以及现有编辑工具的优化等;在技术应用方面,加速研究成果的转化应用,实现更深层次的技术飞跃,推进产业落地,搭建以基因编辑技术为支柱的生物经济。

目前我国多家单位正在加快组建基因编辑技术中心和实验室,推动我国基因编辑技术产业化步入快车道。但曹晓风认为,国内基因编辑领域的布局大多聚焦于产品驱动的技术研发和转化应用,缺乏对基因编辑工具的基础研究和底层技术原始创新,难以彻底扭转核心技术和产业发展受制于人的被动局面。

对此,她建议强化基因编辑领域的战略科技力量,打造“基因编辑基础学科研究中心”,加大基础研究的资金投入;聚焦动植物、微生物、重大疾病及现代农业等多个研究和应用维度,深入开展基因编辑分子机制研究、可编程核酸酶结构解析、新工具挖掘、递送和编辑新技术研发;推动原创性、颠覆性的基础研究成果产出,加快研究成果转化和技术产业化应用。

伦理规制待完善

与此同时,如何在伦理框架下去利用创新的生物技术造福人类,科学界和全球政府也仍在探索和寻求解决方案。在这个过程中,一些激进的尝试也曾引发质疑。

例如,前中国南方科技大学教授贺建奎就使用基因编辑技术对艾滋病患者的胎儿进行了基因编辑。但这种冒进的行为因伦理学争议和伪造实验伦理审批手续,引发了世界科学界的巨大争议。

但这仍然无法阻挡科学进步的车轮。去年4月,中国科研人员在《细胞》(Cell)杂志上发表重磅论文,首次创造性地将人类干细胞注射到非人灵长类动物食蟹猴的胚胎中,人类细胞占比达到预期,人-猴嵌合胚胎存活了近20天。这一成果宣告了人猴嵌合胚胎研究取得重大突破,干细胞体外器官培育向前更进一步。

长远来看,研究人员还希望能用这些嵌合体研究早期人类发育,开发疾病模型,筛选潜在新药,并制造可用于移植的细胞、组织或是器官,并有朝一日能制造出新的心脏和肾脏,拯救需要接受移植的患者。

负责上述研究的中国科学院院士、昆明理工大学灵长类转化医学研究院季维智教授认为,包括基因编辑和基因融合等在内的生物技术仍然需要在伦理和创新等方面取得突破。

以异种移植为例,季维智对第一财经记者表示:“伦理上应该要有相关异种器官移植的规制,而技术上要提高异种器官的存活率和降低免疫排斥反应。”

他相信,异种移植未来也有可能在中国实现,而一些针对研究伦理的限定也会修订,以适应科学的发展。

马里兰大学人工器官实验室主任吴忠俊教授告诉第一财经记者,关于异种移植,仍有许多未知数,例如免疫抑制疗法。但他表示:“无论如何,我们从这个案例中学到了很多,并且一定会将学到的知识应用到未来的研究中。”

“技术本身是没有善恶的,医学健康领域,在一种新的疗法投入应用之前,我们首先要考虑的是安全性,再是有效性。”思勤医疗创始人CEO茅矛对第一财经记者表示,“另外在新疗法用到人身上之前,肯定要先做大量的体外试验,知道它的作用,再去做体内试验;并且应该先从所谓的’终极患者’开始应用,而不是先从预防的角度去应用,这次的猪心移植就是很好的例子。”

作为90年代参与第一版遗传资源管理办法评审的专家之一,茅矛认为,基因编辑技术对于治疗遗传性疾病而言是一个好的领域,未来还可以做一些获得性疾病的治疗。

一些地方已经开始放宽对于创新医疗健康市场的准入限制,并支持干细胞等先进疗法。今年1月,深圳出台《关于深圳建设中国特色社会主义先行示范区放宽市场准入若干特别措施的意见》,特别提及优化人类遗传资源审批准入服务,支持干细胞治疗、免疫治疗、基因治疗等新型医疗产品和技术研发。

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