剪切-粘贴遗传学：CRISPR革命
Cut-And-Paste Genetics: A CRISPR
Revolution
作者：Sahotra Sarhar
出版：Rowman & Littlefield
索书号：Q987/S245c/2021/Y
ISBN: 9781786614377
藏书地点：武大外教中心
“CRISPR”是DNA序列中有规则间隔的短回文重复序列的缩写，这些重复序列形成一个数组，包括重复序列之间称为间隔的可变DNA位。这些排列存在于许多细菌和古细菌中，它们都是被称为原核生物的单细胞生物，其区别在于它们没有与细胞的其他部分分离的细胞核。CRISPR阵列帮助保护细胞免受病毒和其他病原体的入侵(将在第四章中看到)。这些入侵者不是通过CRISPR序列本身识别的，而是通过位于CRISPR重复序列之间的间隔序列识别的。现在，每个CRISPR阵列旁边都是指定CRISPR相关(或Cas)蛋白质的DNA序列;其中一些，特别是一种叫做Cas9的，非常擅长切割DNA。CRISPR基因编辑技术使用RNA序列，该序列与Cas9(或一种类似的切割DNA的蛋白质)一起在自然界中扮演间隔序列的角色。RNA识别目标基因进行编辑，Cas9将其切割。然后，在这个切口处插入一个修正过的(或“编辑过的”)DNA串。这里有一个讽刺的地方:CRISPR技术并不使用CRISPR序列本身，也就是回文重复中的序列。更确切地说，这个名字一直流传下来是因为这项技术起源于哪里。CRISPR最早成为酸奶行业的业务，甚至在它被用于靶向基因编辑之前。
CRISPR是生物学有史以来最强大的技术。2012到2015年，CRISPR技术被吹捧为生物学史上最伟大的进步。2020年，对CRISPR的发展做出最重大贡献的两位生物学家Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier，共同被授予诺贝尔化学奖。CRISPR可以用来定位任何生物中的任何基因，它可以把那个基因改变成我们想要的任何其他版本。CRISPR将被用来有意识地改变基因，从而改变人类物种的进化未来。这是一项优生工程，既不可避免，又需要谨慎。CRISPR有可能引发许多变革，从用于食物的新一类转基因生物(gmo)到消灭传播疾病的昆虫。为所有后代改变人类基因库。
现代分子生物学，特别是分子遗传学的出现，迅速催生了前所未有的生物技术工具。然而，可用于此目的的技术被称为重组DNA，该技术于20世纪70年代早期发明，并不局限于修改这些基因。它使编辑所有物种的基因和创造含有其他物种基因的转基因生物成为可能。与此同时，Kary Mullis在1983年开发的聚合酶链式反应(PCR)技术允许快速复制DNA，从单个原始模板生成大量相同的序列。这也带来了技术上的后果，从拯救生命的药物的大规模生产到致病微生物的鉴定，我们至今仍在收获这些后果。这些发展都发生在一个普遍存在的基因还原论的社会背景下。基因还原论是一种生物学内外的广泛信仰，认为基因本身是影响性状的最重要的因果因素，包括身体性状(如肤色和身高)，以及智力和行为性状(如智力和气质成分)。20世纪的生物学开始被遗传学所主导。基因还原论以及遗传学在生物学中占主导地位的观点促成了1990年备受争议的人类基因组计划(HGP)的启动，这是一个紧急计划，对构成人类基因组的30亿个碱基进行测序。测序将是“盲目的”，没有注意到某个特定的DNA片段是否含有功能部分(这些功能部分当时被认为只占基因组的不到10%)。当时的预期是，该序列将提供对一个人的特征的有力预测，并改变医疗实践。我们应该根据我们每个独特的基因组DNA序列获得个性化的药物。尽管人类健康计划在2000年提前完成，但总体而言，预期的社会问题从未出现。
最重要的问题是基因歧视，特别是保险公司可能利用基因数据，以某人的DNA序列表明易患某种疾病或残疾为理由，拒绝提供医疗保险。在美国，通过立法解决了这一问题，特别是2008年的《基因信息非歧视法案》，该法案为基因隐私建立了强有力的保障。无论是疾病还是其他性状，DNA序列已被证明不能很好地指导个体的生物学，除非在极少数情况下，单个(或极少数)基因强烈影响一个性状。但这些只是很小一部分的性状，几乎所有的性状早在人类基因组出现之前就已经为人所熟知。自20世纪初以来，遗传学家一直在研究这些性状。如果我们把自己限制在疾病上，这些特征包括色盲、血友病、镰状细胞病、肌强直性营养不良、囊性纤维化和亨廷顿舞蹈病，这些早在人们梦想HGP之前就已经知道了。
当基因编辑仅限于体细胞(那些不会成为后代来源的细胞)时，只要所使用的技术被证明是安全和有效的，科学院就支持基因编辑。由于对体细胞的限制，编辑过的基因不会遗传给一个人的孩子。这种CRISPR技术的使用在伦理上与任何其他类型的侵入性医疗干预(如许多形式的外科手术)没有区别，只要保持疗效和安全标准。这是CRISPR最无争议的医学承诺。然而，与种系编辑相比，这很困难:构成CRISPR工具包一部分的分子必须精确地传递到目标细胞中，而且只能传递到这些细胞中。CRISPR的真正力量来自于这样一个事实:我们可以像干预体细胞一样轻松地干预生殖细胞。这就是产生优生学的潜力。我们有可能从人类中消除许多遗传疾病，包括前面提到的那些。这在技术上比体细胞基因编辑更简单，因为分子工具包可以在单细胞阶段(称为合子)注射到胚胎中。在2018年中国进行的实验中，人们已经尝试了种系基因编辑。进行这项实验的生物学家贺建奎受到全球同行的严厉谴责，随后被中国当局监禁。
关于当代优生学的讨论缺少的是，认真审视新的科学发展对其可信前景的看法。CRISPR不会生产设计师的婴儿。第一份打破这种模式的报告是由(美国)国家科学院(有美国国家科学院和伦敦皇家学会的参与)在2020年做出的贡献。这份报告是在中国的流氓实验之后成立的国际人类生殖系基因组编辑临床使用委员会(International Commission on the
Clinical Use of Human Germline Genome Editing)撰写的。它温和但正确地得出结论:包括CRISPR在内的现有技术还没有被证明足够安全，可以用于临床。除此之外，它将讨论的人类生殖细胞编辑的使用限制在疾病预防上。它建议在证明了安全性之后，对使用这一备选办法进行初步限制。到单个基因拷贝导致严重疾病的情况。我们应该担心的是可能消除遗传疾病，以及这些努力可能产生的意想不到的后果，而不是担心基因增强智力的所谓潜力。
《剪切-粘贴遗传学:CRISPR革命》一书于2021年由Rowman &
Littlefield出版，作者是Sahotra Sarhar。本书将在其历史、哲学和科学背景下设置CRISPR诱导的优生学前景。本书不仅是CRISPR技术的一流入门书，也是对其当前生物医学应用和未来潜在用途的广泛回顾，它提供了分子生物学革命的全景——包括其合法的承诺和夸张的主张。本书的第一部分将只关注那些与我们今天有关的历史部分。然后，将看到分子医学的失败是如何以及为什么重新开启了优生生殖细胞干预的前景，这是我们对遗传疾病的最佳应对措施。由于一直在讨论的两个发展，这些前景变得好得多:自由优生学保证了这种勇敢的新优生学不会允许过去的恐怖重演;以及提供技术力量的CRISPR。
总之，《剪切粘贴遗传学》这本令人振奋的新书中敏锐地发现了这种令人不安的联系，将遗传学的历史及其现代实践、该领域的真实和虚假承诺以及CRISPR修饰带来的操纵能力的惊人飞跃编织在一起。CRISPR/Cas9基因编辑技术的历史和伦理见解，这本书检查了人类试图理解和控制进化的历史，CRISPR/Cas9技术如何工作，以及它对消除遗传疾病可能意味着什么。
本书目录：
前言
1培育完美社会
开端:达文波特与美国优生学
智商和非自愿绝育
遗传学反对优生学
出口消毒
华生丑闻
建立人类遗传学
达文波特梦想的今天
2分子疾病，难以捉摸的治疗方法
生物的分子化
分子疾病
而不是分子医学
编辑基因的梦想
随之而来的是令人震惊的失败
重组DNA没有影响
基因编辑BC (CRISPR之前)
3人类基因组计划有什么好处?
序列揭示
常见疾病和常见变异
序列与医学无关
过去和现在对人类健康计划的批评
基因组的进化和结构
进化的应急
4 CRISPR革命
CRISPR结构出现
功能解码
免疫机制
基因编辑
交货的问题
无处不在的CRISPR
5不可避免的优生学?
优生学新闻
优生学是什么?
定义优生学
一个有效的定义
不可避免的优生学
道德的问题
6消除遗传疾病
亨廷顿氏舞蹈症的影响范围很广
何建奎事件
人类生殖细胞干预的伦理学
当前科学的局限性
基因特异性和列宁的大脑
政策建议
小心行事
自由和温和的优生学
7设计婴儿错觉为什么不是基因增强?
正常的和增强的
自由优生学和基因增强
基因增强的合理性
有计划的人类淘汰
科学在哪里?智力的例子
基因组学和智商
那身体特征呢?
遗传还原论
语境发展建构
完美是什么?
8 CRISPR未来
编辑人类生殖细胞
基因驱动
促进灭绝的伦理
生物安全
没有炒作的CRISPR
笔记
致谢
参考文献
索引
关于作者
邹娟 武大生科院 博士研究生