这种新型技术是治疗遗传疾病的关键所在，并且可能是21世纪生物医学领域最重要的发现。
讲述一个看不见摸不着并且很难用语言解释的事情对于我们来说相当具有挑战性。纵观人类历史，下面要提到的这个故事“主角”在医学领域具有划时代意义。它被称为CRISPR，全称为成簇的规律间隔的短回文重复序列（Clusterd Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）。CRISPR听起来更像是一个冷藏室，而不像是一个基因编辑技术，但是它却实现了科学家之前朝思暮想之事――轻松编辑DNA――允许科学家重新编辑生物的遗传密码。这种能力开启了治愈遗传疾病的可能性。一些研究人员甚至试图利用这个技术来纠正人类胚胎发育中的缺陷基因从而预防人类遗传疾病。为亲眼所见，比尔·惠特克（BillWhitaker）去采访了一位身处CRISPR热潮中的科学家。
惠特克：这就是CRISPR?
张锋：这里面就有CRISPR。
惠特克:所以这就是对科学和生物医学具有划时代意义的工作？
张锋：这就是目前很多科学家在研究工作中使用的技术，部分科学家正在尝试将其开发为治疗癌症的新手段。
惠特克：听起来太疯狂了！
张锋：没错。
这项小小的技术正在引发一场可能改变未来疾病医治方式的大革命。这项技术背后隐藏了无数个具有创新理念的科学家，其中之一就是长着一张娃娃脸的张锋。
36岁的张锋已经是麻省理工学院的终身教授和科学名人，因为他发现了一种利用CRISPR技术来重构人类基因密码的方法。
惠特克：所以，CRISPR技术不是液体，CRISPR技术是在……
张锋：CRISPR技术溶解在液体中，可能会有数十亿个CRISPR的小分子。
张锋正在与记者比尔·惠特克交谈
惠特克：数十亿？
张锋：没错！我们利用它的方式是将液体涂抹在细胞上。
过去7年，张锋一直在马萨诸塞州坎布里奇市博德研究所从事CRISPR的研究工作。这里是一个研究者的圣地，汇集着来自哈佛大学和麻省理工学院的一些顶尖科学家，这些科学家都在从事着与疾病作斗争从而造福人类的工作。CRISPR技术使得医学研究变得更快、成本更低廉同时使获得结果更容易。张锋的同事预测这项技术将会帮助人类最终战胜癌症和神经退行性疾病等。
惠特克：大约有多少种疾病可以使用这种技术来获得治疗？
张锋：大约有6000种以上的疾病是由基因缺陷引起的。我们希望能够通过这项技术使得大多数疾病获得治疗。
惠特克：大多数？为什么不是全部呢？
张锋：全部疾病通过这项技术获得治疗是我们长期的目标。
惠特克：像亨廷顿这样的疾病？镰状细胞贫血症？
张锋：是的，肌萎缩性脊髓侧索硬化症和血友病都算。
艾瑞克·兰德（EricLander）：我认为CRISPR技术可能是21世纪迄今为止最令人惊讶的发现，或许是最为重要的发现。
为了搞清楚CRISPR的机制，惠特克去找兰德。兰德给惠特克上了一堂科普课。兰德目前任职博德研究所主任，也是张锋的导师。他在科研领域最广为人知的成就是作为人类基因组计划项目的负责人。
兰德：在参与人类基因组计划项目期间，我们能够测出所有人类的DNA。几年之后我们还发现了导致人类疾病的DNA错误序列，但是我们对于这些错误序列无能为力。后来发现细菌居然有办法来修复这些错误序列。
惠特克：这些令人振奋的发现来自细菌？
兰德：是的。纵观其一生，细菌都面临着各种各样的问题。为了应对各种问题，它们有一套独特的解决方案。当它们被病毒感染时，它们会保留一部分的DNA，并用这一部分DNA来唤醒自己。这些细菌体内有个叫作CRISPR的系统，这个系统能够识别这部分的DNA，并在周围继续搜寻，并且这个系统会提醒自己：“如果我再次看到这些受到感染的DNA片段，我就把这些片段截断切掉。”
张锋使用细菌中的CRISPR系统来编辑人体细胞中的DNA。我们人体的DNA由缩写为A、T、C、G的4个碱基组成。正如你在麻省理工学院张锋的实验室中所看到的那样，在这些基因指令中引起疾病的突变就像是一个错别字。如果科学家们能够识别出这些“错别字”该多好！进而他们尝试改编CRISPR系统来纠正这些错误。
惠特克：你改编的？
张锋：没错。
惠特克：CRISPR系统会在上百万的DNA碱基序列中穿梭，准确地定位到你处理的碱基？
张锋：完全正确。CRISPR系统能够让你做很多事情，你可以剪切这些碱基，同时也可以编辑这些碱基。
惠特克：所以你能够剪切掉这些与疾病相关的碱基，同时加入你想要的碱基？
博德研究所主任艾瑞克·兰德正在与记者惠特克进行交谈
装有 CRISPR的离心管
张锋：是的。你可以给这些细胞一套全新的遗传密码，这些遗传密码将会携带那些你想整合进入细胞基因组的新序列。
惠特克：真是太了不起了！
张锋：这的确很酷。
惠特克：世界上还有多少其他的实验室也在从事类似CRISPR的研究工作吗？
张锋：还有很多。我们一直在做的一项工作就是让相关研究人员一直能够使用这个技术。迄今为止，我统计了一下，这项技术已经在61个国家，2 200个实验室中被使用超过45万次。
惠特克：他们使用这个技术来做什么呢？
张锋：CRISPR可以用在很多方面，这项技术就像是生物界的瑞士军刀，无所不能。
我们来看看全球生物界使用CRISPR技术的狂潮。在加州大学，科学家们使用一种CRISPR技术来编辑蚊子的基因，使得它们无法传播疟疾；同样在加州大学，另一些科学家在修改大米的基因，使得它们能够更好地抵御洪水和干旱；在中国，科学家在小猎犬身上调整了一个基因，使得它们的肌肉更加结实和发达。
一个盛装有张锋实验室CRISPR的离心管被送到张康博士那里。他是加州大学圣地亚哥分校的一名眼科医生和医学教授。
惠特克：当你第一次听到CRISPR技术时，你当时是什么样的感觉？
张康：我有点怀疑。
惠特克：为什么会怀疑？
张康：很多科学家利用这个技术在生物体内顺利完成实验，这难以置信。
张康博士打算对患有视网膜色素变性的小鼠进行一项实验。这是一种遗传性的失明症。他对患有这种疾病的小鼠模型进行了视力测试。
惠特克：这些都是失明的小鼠吗？
张康：是的。这些小鼠都患有遗传性的失明症。而且，很显然你可以直接看到这些小鼠在动物行为学测试中的表现，它们都看不到旋转的条纹。
研究人员将CRISPR系统注射入另外一只失明小鼠的眼睛，这些注射入小鼠体内的CRISPR系统技术被改编为去发现与遗传性失明相关的主要基因，并将这个基因关闭。这个实验需要3个月才能看到结果。
张康：现在让我们看看这只小鼠是如何对光线做出反应的。
惠特克：这个小鼠正在根据光线的变化做出反应。
张康：是的。
惠特克：看那里，你确信这只小鼠看到了这些灯光吗？
张康：这是动物行为学测试中非常常用的视力测试方法。
惠特克：它们的视力恢复了大约多少？
张康：对于小鼠来说，大约恢复了30%～50%。
张康博士的下一个研究目标是测试CRISPR系统如何在与我们人类近缘动物中实现其功能。他给我们发送了一段视频，这段视频展示了他在中国实验室的研究工作，在那里他研究了患有色素性视网膜炎的猴子。失明的猴子往往忽略身旁的食物。那只猴子接受了CRISPR的治疗后，我们很容易看出它与其他猴子的差异。张康博士希望尽快在人体中开展相同的测试工作。
如果CRISPR技术用于疾病的治疗或者制造药物，这就意味着可以赚取巨额的利润。博德研究所和张锋博士持有CRISPR技术在美国人体细胞中使用的主要专利。但是没有任何技术能够凭空被发现。加州大学伯克利分校的生物化学家詹妮弗·杜德纳（JenniferDoudna）领衔的科研团队为CRISPR技术发现做出了有里程碑意义的工作。
近日，她与张锋博士和博德研究所对簿公堂，她坚持认为张锋的发现源于她的团队所做的突破性工作。很多预测显示CRISPR技术在未来10年内的市场价值将高达数十亿美元。
惠特克：这对你意味着巨大的生意和利润吗？
张锋：我认为我们现在对CRISPR技术的发展和利用还远远没有进入真正的治疗领域。
惠特克：我认为你有点谦虚。我是说这项技术引发了生物医学方面令人难以置信的热潮，而你身处这个热潮的中心。
张锋：我认为仍然还有很多工作需要完成。我们需要把这个系统继续发展，使其足够高效，同时确保这个系统在使用时足够安全。这些工作都是我们目前面临的挑战，我们还需要继续努力才能实现。
虽然这个技术目前还不能阻止一些人死于致命的疾病，但是在未来的十年和几十年内CRISPR技术将会显现其真正的实力。
但是，如果这个技术已经能够阻止疾病的发展了呢？虽然这听起来像科幻小说，但位于俄勒冈州波特兰市的一个研究小组发表声明说，利用CRISPR技术已经使得阻止疾病的发生成为现实。
惠特克：你们在生命的最初阶段就纠正了遗传序列的错误。
以舒哈拉特·米塔利波夫（ShoukhratMitalipov）：是的。
惠特克：胚胎还在子宫中发育的阶段？
米塔利波夫：甚至是胚胎在子宫中发育之前的阶段我们就介入了。
胚胎技术一直是米塔利波夫科研生涯中的焦点。他在俄勒冈州健康和科学大学开设了一个胚胎细胞和基因治疗中心。米塔利波夫是一位特立独行的人，他经常利用其创新的甚至是有争议的方法来预防人类的遗传疾病，这使得他经常成为新闻头条人物。
米塔利波夫：在疾病发作之前进行预防才是一种高效处理办法，一旦预防到位就不会再发作，特别是在我们讨论遗传性的疾病时。因此，米塔利波夫和一个国际研究团队决定在人类胚胎中使用CRISPR技术来纠正导致致命性心脏病（肥厚型心肌病）的单基因突变。
他们从患有这种疾病的男性身上获得了精子，同时从捐献者那里获得健康的卵子。在卵子受精的同时，他们向受精卵注射了CRISPR。为了便于观察，米塔利波夫使用显微镜程序使得受精卵放大了300多倍。
米塔利波夫：在显微镜下我们看到移液器中的精子。这些精子已经暴露于CRISPR溶液中。另外一侧是卵子，所以我们需要做的就是穿破卵膜，让卵子受精。瞧，现在精子正在与卵子汇合。
惠特克：你已经改变了胚胎的基因命运。
米塔利波夫：我们相信是这样的。
这些胚胎不会被移植进入子宫，它们会在孵化器中被观察3天，然后检查这些胚胎是否携带疾病相关基因。
通常情况下，这些胚胎会有50%携带致病基因。米塔利波夫说，使用了CRISPR技术完成基因的改造后，72%胚胎不会携带导致心脏病的基因突变。
惠特克：这是一个科学界和医学界的巨大进步。
米塔利波夫：我们希望如此。不过，我认为我们还处于这项技术的早期阶段。
米塔利波夫知道他的试验结果在被科学界接受之前必须由其他实验室重复出来。但是如果他们能够坚持下去，终究有一天CRISPR技术可以用来帮助一代代都遭受遗传疾病困扰的家庭。
惠特克：这就是你做这件事的动力？
米塔利波夫：是的，当然了。这些孩子们遭受痛苦，孩子的父母对我说过：“我把这个疾病传给了我的孩子。这就像是我给孩子造了这种疾病一样。”我想现在我们有一个技术可以帮助这些不幸的家庭。
米塔利波夫目前也有顾虑，就是他的研究已经为那些不负责任的医生设计了蓝图――编辑胚胎基因进而使婴儿更聪明、更高大、更强壮。不过米塔利波夫也表示，目前看起来还不太可能。
惠特克：你的批评者认为你在扮演上帝的角色。
米塔利波夫：我认为，每一种治疗疾病的方法都在扮演着上帝的角色。上帝给了我们大脑，所以我们可以找到一种方法来消除罹患疾病的人的痛苦。
惠特克：那么你怎么看待通过编辑胚胎基因来预防疾病？
张锋：我们还不太了解生物的复杂程度。例如，我们知道有一个叫做PCSK9的基因，如果你敲除这个基因，可以显著减少人类罹患心血管疾病及心脏病的风险。但是最近研究也显示，这同时会增加人类罹患糖尿病的风险。这种情况你怎么来做平衡决断呢？而且可能还会有其他对人类未知的影响存在，而我们还无法确定。所以，我认为对于这项技术的使用我们需要耐心并保持谨慎。
兰德：我认为我们还没有做好准备使用这项技术来编辑人类的基因。不过，我想终究有一天我们会把这项技术用于药物研发进而治疗人类疾病。我认为这是紧迫的问题，这也是人们现在想要的。
这些亟待解决的问题很快就会有答案。美国一项小规模的临床试验正在招募患者，这是美国历史上首例使用CRISPR技术治疗某些类型癌症的临床试验。
资料来源 CBS News
责任编辑 游溪