CRISPR引领人类基因编辑热潮:从医药到食品的全面变革Inside the Human Gene Editing Boom Driven by CRISPR Reshaping Everything From Medicine to Food

环球医讯 / 创新药物来源:www.msn.com美国 - 英语2025-11-14 23:12:01 - 阅读时长7分钟 - 3246字
本文系统阐述CRISPR基因编辑技术的全球发展现状,详述其从2012年革命性突破至今在医学领域的里程碑应用(如2025年费城儿童医院治疗罕见遗传病、福泰制药β-地中海贫血疗法获批),分析中美欧企业布局与异种器官移植等创新突破,同时深入探讨定制婴儿伦理争议、脱靶效应安全风险及生物武器化隐忧,指出在专利壁垒与监管挑战下,碱基编辑等新技术结合人工智能正推动该技术向更安全精准方向发展,强调需平衡创新激励与普惠共享以缓解人类病痛。
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CRISPR引领人类基因编辑热潮:从医药到食品的全面变革

CRISPR驱动的人类基因编辑热潮

2025年5月,费城儿童医院的医生们运用CRISPR基因编辑技术治疗了一名罕见遗传病患儿,这标志着医学领域的重大里程碑。不同于早期针对常见基因突变的CRISPR(规律成簇间隔短回文重复序列)疗法,此次治疗实现了根据患者独特DNA定制的个性化医疗新高度。对于人类增强生物技术创新的支持者而言,这再次印证了基因编辑的巨大潜力,尽管伦理、政治与安全问题依然存在。

人类基因改造的探索始于1970年代,当时科学家首次掌握从一种生物体切割DNA片段并连接到另一生物体的技术。该过程缓慢、不精确且成本高昂。后续出现的巨核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶和锌指核酸酶虽提高了精度,但技术复杂且耗时。

真正的革命发生在2012年。研究人员珍妮弗·杜德纳和埃马纽埃尔·夏彭蒂耶利用CRISPR——一种天然细菌防御系统——实现突破。在细菌体内,CRISPR会切除入侵病毒的DNA并将其片段插入自身基因组,从而识别并抵御未来感染。杜德纳和夏彭蒂耶证明该过程可适配于包括人类在内的任何DNA,创建出能精准定位基因突变的可编程系统。配合名为CRISPR关联蛋白9(Cas9)的分子剪刀,DNA的切割、修改和替换变得更快捷、简便且经济。

尽管技术推进遭遇监管审慎与伦理争议,据2023年《麻省理工科技评论》报道,已有超过200人接受实验性CRISPR治疗。2023年11月取得首个重大法律突破:英国批准福泰制药(Vertex Pharmaceuticals)的CASGEVY用于治疗输血依赖型β-地中海贫血和镰状细胞病。耶鲁医学院解释称,该疗法"通过编辑特定基因重新激活胎儿血红蛋白生成,从而稀释镰状细胞病导致的异常红细胞"。巴林和美国数周后相继批准,至2025年中,欧盟及其他多国跟进。

CRISPR技术持续演进。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员近期公布了一种可替换大段缺陷DNA并同步修复多重突变的疗法,突破了传统单点编辑限制。"表观基因编辑"则利用改良Cas9蛋白在不切割DNA的前提下开关基因,新型CRISPR系统甚至能将全新DNA直接插入细胞,绕过细胞自然修复机制实现更大范围的精准编辑。

除学术机构外,基因编辑企业迅速崛起。截至2025年初,美国拥有217家基因编辑企业,远超欧洲(主要在英国和德国,约数十家)和中国的30家,数据来自初创公司BiopharmaIQ。CRISPR治疗公司、Intellia治疗公司和Beam治疗公司位居行业前列。2023年伦敦第三届人类基因组编辑国际峰会汇聚了日益壮大的企业与研究团队网络,此前两届分别于2015年华盛顿特区和2018年香港举行。

小型企业同样在创新。异种器官移植——将非人类器官移植给人类——历史悠久,而CRISPR技术为其注入新动力。2024年,麻省总医院利用CRISPR-Cas9技术编辑猪肾,移除有害猪基因并添加人类基因后进行移植。该猪肾由美国制药公司eGenesis提供。患者存活两个月后死于非相关原因,该公司于2025年完成另一次移植。包括联合治疗公司旗下Revivicor在内的其他企业已启动自身试验,有望变革器官捐赠产业。

CRISPR的快速普及也催生了超人类主义者和生物黑客的DIY生物技术运动,他们热衷于将生物技术用于人类增强。非传统基因实验(或称"车库研究")常游离于标准监管之外。CRISPR试剂盒可在线订购且价格低于100美元,其小巧体积、相对简易的操作和开源特性使实验与协作成为可能。《法律与生物科学杂志》2023年文章指出:"CRISPR/Cas9等新技术赋予非传统实验者更广泛的基因编辑能力,引发对当前自由放任式监管是否充分的质疑。"

该运动最知名人物是前NASA生物化学家乔赛亚·扎纳。他于2013年创立The ODIN公司销售"帮助人类自我基因改造"的CRISPR试剂盒。早期技术展示在线广受欢迎,2017年扎纳直播注射CRISPR编辑DNA以敲除肌肉生长抑制素基因促进肌肉生长。

CRISPR已迅速扩展至人类实验之外。2017年,密西西比州犬类繁育者戴维·伊希试图获取CRISPR技术监管批准以预防达尔马提亚犬膀胱结石倾向,但遭监管部门立即反对。农业领域则进展顺利:美国初创公司Pairwise已为美国消费者开发CRISPR编辑沙拉混合产品,2024年跨国生物技术联盟在非洲启动抗旱玉米试点试验。

中国自CRISPR诞生之初就是创新引领者。2014年,中国研究人员率先在猴胚胎中使用CRISPR-Cas9,并于2015年首次编辑人类胚胎,引发国际关注。2018年,中国研究者贺建奎修改两名人类胚胎DNA使其免疫HIV。尽管婴儿健康出生,该事件引发国际谴责,导致贺建奎2019年被判三年徒刑,中国随后出台更严格的人类基因编辑法规。

中国企业和机构正积极寻求国际合作巩固地位。2025年8月,ClonOrgan参与猪到人类的器官移植;其他中国实体在CRISPR癌症疗法领域已建立早期领先优势。美中仍是CRISPR研究明确领导者,部分欧洲国家同样活跃,但巴西、俄罗斯、印度和海湾国家正快速提升能力。2025年4月,巴西启动首个针对遗传性心脏病的CRISPR基因编辑患者试验。

争议与必然性

私营企业、机构、意识形态团体及爱好者在全球迅速采用CRISPR技术引发 scrutiny。尽管CRISPR疗法研发成本相对较低,实际治疗费用仍高昂。"定制婴儿"概念引发社会担忧:富裕家庭可能使子女获得疾病免疫或选择遗传特征,加剧不平等。例如贺建奎案例中,胚胎CCR5基因删除可预防HIV,但也可能因CCR5与认知关联而提升智力记忆。

安全问题同样突出。意外下游突变(即"脱靶效应")可能导致基因缺陷或染色体损伤。2024年瑞士科学家记录此类问题,凸显可遗传改变的风险。即使曾被视为非必需的DNA序列也可能具有重要功能,编辑可能对人类进化产生不可预见后果。

2015年,顶尖科学家提议对可遗传基因组编辑实施全球暂停,但研究仍在推进。2019年非洲释放经基因改造的灭蚊实验,2020年伦敦帝国学院证实"增加雄性后代的修饰能在实验室消灭疟蚊种群"。CRISPR疗法亦引发重大法律纠纷:Broad研究所持有CRISPR在人畜细胞应用专利,加州大学伯克利分校拥有原始试管版本专利,2022年专利战裁定CRISPR-Cas9在人植物细胞编辑权归属Broad研究所。

生物安全与武器化隐忧制约CRISPR普及。前美国国家情报总监詹姆斯·克拉珀多次警告CRISPR等基因编辑技术可能成为大规模杀伤性武器,其易用性持续引发对病原体操控、疫苗抵抗人群制造及士兵体能认知增强的担忧。

然而该技术前景太过重要而无法忽视,特朗普政府官员的关注即为明证。副总统J.D.万斯当选后曾积极评价CRISPR镰状细胞疗法。其他政府官员与产业存在财务关联,披露文件显示小罗伯特·F·肯尼迪计划卸任前剥离CRISPR治疗公司AG和Dragonfly治疗公司的持股以避免利益冲突。

新型CRISPR工具如碱基编辑和先导编辑彰显技术持续潜力。2025年斯坦福研究者将这些工具与人工智能结合进一步增强能力。随着企业机构整合加剧,开源实验室或将成为受严格监管的商业和官僚组织难以企及的创新新前沿。

CRISPR联合发明人珍妮弗·杜德纳在2017年著作《创造的裂痕》中写道:"未来我们或许认为不使用生殖系编辑来减轻人类痛苦才是不道德的。"鉴于治愈更多疾病的潜力,部分观点主张即便存在伦理反对,也有道德义务减少可避免的痛苦。企业在巨大经济利益驱动下将疗法推向市场,而政府监管、私营竞争及CRISPR专利到期(促进广泛获取并降低成本)将是确保收益普惠共享的关键。

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