基因技術(shù)改變我們的生活與認(rèn)知
2月19日上午，由中國(guó)科學(xué)院老年科協(xié)主辦的科普論壇2016年首期論壇開(kāi)講。主講人中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士張亞平作了主題為“基因技術(shù)及其對(duì)我們的影響”的科普講座。
聽(tīng)完講座，記者和許多現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)眾一樣，對(duì)基因技術(shù)對(duì)我們生活的影響有了更多的認(rèn)識(shí)和了解。
人體是由什么組成的，骨骼、肌肉、血液？當(dāng)微觀世界飛速發(fā)展，人類對(duì)于自己的認(rèn)識(shí)不再滿足宏觀的表象，轉(zhuǎn)而開(kāi)始專注于人體微觀的組成。通過(guò)將人體內(nèi)各種物質(zhì)無(wú)限“拆解”，科學(xué)家們*終獲得的是一段段具有功能性的DNA序列。這些序列的排列組合正是具備遺傳信息的基因。
關(guān)于基因的研究走過(guò)漫長(zhǎng)的歲月，如今，基因技術(shù)帶給人類的不僅僅是醫(yī)療改革，更是生活方式甚至是對(duì)世界認(rèn)知的改變。
漫漫基因路
1865年，來(lái)自?shī)W地利的遺傳學(xué)家里哥·孟德?tīng)柼岢隽嗣系聽(tīng)栠z傳定律，即分離定律和自由組合定律。他揭示了基因是世代相傳的，并決定了遺傳特性。之后一直有科學(xué)家不斷證明了孟德?tīng)柖伞５钡?909年，美國(guó)進(jìn)化生物學(xué)家、遺傳學(xué)家和胚胎學(xué)家托馬斯·亨特·摩爾根才發(fā)現(xiàn)了染色體的遺傳機(jī)制，并創(chuàng)立染色體遺傳理論，成為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)生物學(xué)奠基人。自此，基因研究有了基礎(chǔ)，并由此生根發(fā)芽，茁壯成長(zhǎng)。
基因技術(shù)的又一次飛躍是在1990年。美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)美國(guó)人類基因組計(jì)劃正式啟動(dòng)，總體計(jì)劃在15年內(nèi)投入至少30億美元進(jìn)行人類全基因組的分析。來(lái)自美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本和我國(guó)的科學(xué)家共同參與了這一計(jì)劃。按照設(shè)想，在2005年，科學(xué)家們要把人體內(nèi)約2.5萬(wàn)個(gè)基因的密碼全部解開(kāi)，同時(shí)繪制出人類基因的圖譜，也就是要揭開(kāi)組**體2.5萬(wàn)個(gè)基因的30億個(gè)堿基對(duì)的秘密。人類基因組計(jì)劃也被譽(yù)為生命科學(xué)的“登月計(jì)劃”。
但并沒(méi)有等到2005年，在2000年6月26日，人類基因組“工作框架圖”就被**公布，帶動(dòng)了基因組測(cè)序技術(shù)的發(fā)展。在基因測(cè)序技術(shù)有如此大的進(jìn)步之前，科學(xué)家們是通過(guò)X光片進(jìn)行手動(dòng)測(cè)序，慢慢演變?yōu)槭褂脺y(cè)序儀，按一次只能讀取一個(gè)片段中的幾百個(gè)堿基對(duì)。人類基因組計(jì)劃后，科學(xué)家們的工作事半功倍，通過(guò)儀器可以進(jìn)行多組片段的讀取工作。
高效率的基因測(cè)序，為基因檢測(cè)更平民化提供了可能。曾幾何時(shí)，在設(shè)備老舊、技術(shù)跟不上的時(shí)代，測(cè)定一個(gè)人的基因組需要十幾年的時(shí)間、花費(fèi)上億元。但現(xiàn)在，科技已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大約1000美元就可以完成一個(gè)人全身基因組的測(cè)序工作。
基因的繪制顛覆了傳統(tǒng)認(rèn)知
當(dāng)人類全基因被成功繪制后，一些在學(xué)術(shù)界爭(zhēng)執(zhí)不休的命題也有了新的突破。比如，現(xiàn)代人從哪里起源。*早科學(xué)家們認(rèn)為世界各大洲的人類起源于本地，就像在我國(guó)本土發(fā)現(xiàn)的元謀人、藍(lán)田人和北京人，都是早期亞洲人類起源的證據(jù)。但當(dāng)科學(xué)家透過(guò)基因組再追尋人類起源的腳步時(shí)，發(fā)現(xiàn)不論來(lái)自哪里的猿人，其基因都可以從來(lái)自非洲的猿人身上找到。因此，科學(xué)家提出了非洲起源說(shuō)。
隨著研究的不斷深入，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)不論是從母系遺傳的線粒體DNA還是從父系身上遺傳的Y染色體，都留有非洲祖先的痕跡。而且，還有證據(jù)顯示，非洲的人類祖先曾經(jīng)走出非洲到其他地區(qū)與當(dāng)?shù)氐娜诉M(jìn)行通婚。
更有意思的是，基因組的研究還讓科學(xué)家認(rèn)識(shí)到即便是同一民族的人，其遺傳基因也存在差異。比如在廣州地區(qū)的東江人和西江人基因不同；盡管漢族占我國(guó)人口數(shù)量的90%以上，但其中的基因差異性很大。這說(shuō)明漢族并非一個(gè)純粹的民族概念，而是后期逐步融合的多民族群體。
正是有了這樣的認(rèn)識(shí)，科學(xué)家們又逐漸發(fā)現(xiàn)基因差異源于環(huán)境影響。就像在青藏高原生活的藏族人民也并非土生土長(zhǎng)，而是在幾千年至2萬(wàn)年前從平原遷移過(guò)去的。他們身上的基因?yàn)榱诉m應(yīng)當(dāng)?shù)馗咴沫h(huán)境，發(fā)生了變化，讓身體更適應(yīng)缺氧代謝。而這種變異的基因可能是從古人那里借過(guò)來(lái)的，或者通過(guò)通婚將其他的基因借過(guò)來(lái)。
在基因的不斷遺傳、變異、重組的過(guò)程中，人類自身淘汰了一些嚴(yán)重有害的基因。但是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)，這也有例外。例外之一就是地中海貧血癥的相關(guān)基因。在熱帶地區(qū)，這一**發(fā)病率較高。眾所周知，這是一種由于遺傳的基因缺陷導(dǎo)致的**，中度和重度患者壽命縮短，那為何進(jìn)化沒(méi)有拋棄這個(gè)基因組？進(jìn)一步研究揭示，這類基因能夠?qū)釒У貐^(qū)的瘧疾有抵抗作用。兩害相權(quán)取其輕，人類自然就保留了這組基因。
類似的基因還有P53，它的失活對(duì)腫瘤形成起重要作用。但奇怪的是，它一邊抗擊癌細(xì)胞，一邊幫助因化療**受傷的癌細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，這造成被修復(fù)的癌細(xì)胞在**后成為新的腫瘤。P53沒(méi)有從人體中消失，反而因?yàn)槿祟悘哪舷虮钡倪w徙過(guò)程不斷增加。*終，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，P53雖然對(duì)腫瘤的“態(tài)度不明”，但卻能幫助人類在低溫中提高受精卵著床的幾率。
基因或?qū)⒏淖兏?/strong>
人類對(duì)基因的認(rèn)識(shí)越深，對(duì)現(xiàn)代醫(yī)療方式提出的要求就越高。以肺癌為例，它是世界上*常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，已成為我國(guó)城市人口惡性腫瘤死亡原因的**位。其中，非小細(xì)胞肺癌約占所有肺癌的80%，約75%的患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已處于中晚期，5年生存率很低。在上世紀(jì)60年代，醫(yī)生主要依靠細(xì)胞毒****患者，其有效率小于5%；2003年，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)EGFR是重要致病因子，轉(zhuǎn)而改用靶向**吉非替尼，有效率提高到10%；2005年，科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了EGFR突變是敏感標(biāo)志物，敏感優(yōu)勢(shì)人群包括亞洲不抽煙的女性，約占總?cè)藬?shù)的14%，這就讓靶向**的有效率提高到70%~80%，生命延長(zhǎng)30個(gè)月。這就是基于分子分型的個(gè)性化****。
靶向**的成功研制，讓我們進(jìn)入精準(zhǔn)醫(yī)療時(shí)代。人們可以根據(jù)自身基因特點(diǎn)，預(yù)防或者**某種**。像近兩年我國(guó)一些地區(qū)開(kāi)始普及的新生兒耳聾篩查。其中攜帶SLC26A4基因的兒童，需要家長(zhǎng)注意不能讓孩子參加劇烈的體育活動(dòng)并且嚴(yán)格防止頭部外傷。而攜帶線粒體基因A1555G的兒童，則往往是“一針致聾”的高危人群。他們可能因?yàn)榘l(fā)炎被注射或服用了慶大霉素等氨基糖甙類**而引發(fā)耳聾。以前，很多不了解情況的兒童已經(jīng)承受了耳聾的痛苦，但現(xiàn)在的基因測(cè)序則避免了悲劇的再次發(fā)生。
而來(lái)自斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Michael Snyder，在研究過(guò)程中就發(fā)現(xiàn)自己罹患Ⅱ型糖尿病的幾率很高，雖然當(dāng)時(shí)他并沒(méi)有出現(xiàn)相關(guān)癥狀。之后不久，他確實(shí)患上了Ⅱ型糖尿病。但因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)及時(shí)，所以得到了很好的控制。同樣，美國(guó)影星安吉麗娜·朱莉也是基因檢測(cè)的受益者，因?yàn)樗募易寰哂腥橄侔┖吐殉舶┻z傳史，因此她毅然決然做了乳腺和卵巢的切除手術(shù)。
基因測(cè)序曾經(jīng)是個(gè)夢(mèng)，但現(xiàn)在夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)了。在未來(lái)，基因技術(shù)將走得更遠(yuǎn)，甚至在食品**環(huán)節(jié)中也能發(fā)揮作用。比如將我國(guó)的物種打上基因條形碼標(biāo)記，既可以追溯食品源頭，也可以看到食物本身與其標(biāo)注的內(nèi)容是否相符，更能通過(guò)條形碼判斷它到底是什么、有無(wú)危害、是否為受保護(hù)物種等?；蚧蛟S將改變我們的學(xué)習(xí)方式。
