《科学》特刊：CRISPR在中国

　　自2012年人类发现CRISPR能用于基因编辑以来，不到十年的时间，与其相关的论文从最初的127篇，已飞速增长到了目前的近20000篇，增幅超过100倍！其中热度，可见一斑。

　　顺应时代的浪潮，中国在CRISPR技术上投入了大量资源，在这里，农业与医药是其应用的主要前沿。

　　▲本次特刊也得到了《科学》封面的介绍（图片来源：《科学》官网；Syngenta Beijing Innovation）

　　谈到中国的CRISPR应用，许多人的注意力集中在了一些具有伦理争议性的负面新闻上，而没有意识到，这些个例并非真正的代表。在普利策中心（Pulitzer Center）的协助下，作家Jon Cohen先生拜访了5座位于中国的CRISPR大城，并将他的所见所想汇总成5篇文章，以特刊的形式，发表在了2019年8月的《科学》杂志上。在CRISPR-Cas基因编辑系统斩获诺奖之际，药明康德内容团队也将在这篇文章中为读者朋友们整理其中的精华。

　　说到CRISPR在中国的应用，农业毫无疑问是其中的重中之重。据统计，中国是世界上发表CRISPR农业应用论文最多的国家，论文数是第二名的两倍。

　　Jon Cohen先生在一篇关于农业应用的专文中指出，中国有约20个课题组正在尝试使用CRISPR技术来编辑农作物的基因，以求带来更好的性状。中国农业科学院前任院长李家洋研究员指出，这很大程度上是考虑到中国的庞大人口：“我们的自然资源有限，但需要喂饱14亿人口。”他在接受采访时说道。在他看来，理想的作物应当有很高的产量，且不需要用太多的肥料与杀虫剂。最好这些作物天然就能对病虫害产生耐受，且能耐受盐碱与干旱。

　　中科院遗传与发育生物学研究所的是这一实践的先行者之一。在读到CRISPR的相关论文前，她的课题组常年使用TALEN技术（另一种基因编辑技术）来改造植物基因。“我们当时已经用TALEN技术敲除了100多个基因，且对此感到自豪，”她说道：“（看到CRISPR技术后）你会想，这是个新的技术，我们要不要试试看？”

　　很快，她的团队取得了概念验证性的成功。在水稻中，研究人员们成功改造了基因。接下来，利用CRISPR技术，高彩霞研究组成功在小麦中改造了一条与白粉病（powdery mildew）有关的致敏基因，带来了重要突破！这是因为小麦的基因组几乎是人类的6倍大，且有6套染色体。一些专家指出，倘若用传统的杂交育种方法，想要获得良好的性状，即便不是“不可能完成的任务”，也会是育种学家的一场噩梦。

　　成功的案例下，我们也需要清醒地看到，通往终点的道路还很漫长。在科研上，科学家们需要突破成功率低下的瓶颈——想要引入新的基因，业界的成功率大约是1%；而且一些CRISPR技术会带来严重的脱靶效应，造成意外的后果，急需解决。此外，想要看到经过基因改造的作物上市，在监管上还有着不小的挑战。

　　在专文的最后，Jon Cohen先生问道，如果经过CRISPR改造的作物在监管上开了绿灯，那么一类新型作物从实验室走向商业化种植，大概需要多久？“6个月。”高彩霞研究员回答道。

　　在疾病研究中，动物模型有着极为重要的作用。其中，非人灵长类模型又有其特殊的地位。在介绍CRISPR技术构建动物模型的一篇专文中，Jon Cohen先生指出，在中国至少有四组研究团队正在大规模地编辑猴子基因，这得益于一个积极的科研环境。

　　“这个国家的文化非常重视科技。”CRISPR技术的先驱之一Jennifer Doudna教授点评道。另一位海外的生物学家笑谈说，他们的团队大约移植过10个猴子的胚胎。而中国科学家们常规能够移植50-100个经过同样基因编辑的胚胎。由于相关研究的成功率不高，数量往往是成功的保证。

　　▲2019年1月，中科院神经科学研究所报道了节律紊乱的猴子模型（图片来源：《国家科学评论》）

　　在猴子之外，使用CRISPR进行基因编辑的清单上还有狗、小鼠、大鼠、兔子、以及猪。研究人员们期望，这些研究能够带来对疾病有抵抗力的动物，或是潜在的医学应用。但目前为止，大部分的动物研究都还停留在概念验证的阶段，没有转化成潜在的疗法。

　　在这些研究里，潜在的临床转化方向之一，便是异种器官移植。Jon Cohen先生的专文指出，中国面临着比较严重的移植器官短缺问题——大约30万人等待器官移植，而可用的器官大约只有10000个。但通过CRISPR技术，我们可以让猪的器官变得安全，造福病患。

　　但这并非易事。为了解决这一难题，位于杭州的启函生物与位于美国大波士顿地区的eGenesis展开了合作。为了确保安全性，他们首先使用CRISPR技术猪器官中的内源性逆转录病毒。这些存在于猪基因组里的病毒会对带来潜在的危害。另一些科学家指出，如果想要让人类用上猪的器官，那么在病毒之外，还需要考虑免疫排斥的问题，为此需要同时敲除多个基因。

　　研究人员们正在这一方向上取得快速突破。启函生物今年9月在Nature Biomedical Engineering发表了，并表示科学家们正在猴子体内进行猪器官的移植尝试。这项关键的研究取得成功后，试验才会被提上议程。

　　我们也需要注意，与经过基因编辑的农作物一样，想要让基因编辑的动物走上市场，也需要解决一系列在监管上的问题。

　　作为一种突破性技术， CRI S P R基因编辑已经显露 出广泛的应用前景。我们期待在科学家们的不断努力之下，这种技术能够在农业育种、疾病诊断和治疗等领域发挥出它全部的潜力，真正造福人们的生活。