"获得诺贝尔奖的这两位科学家,他们不但在科学上有重大的发展,而且还把他们的发展转换成了两个药物,创造了非常大的经济价值和社会价值。那么我们中国什么时候也能更多地产生这种原创性的科研工作,而不只是生产药物呢?这个是值得我们深思的。"

——吴立刚

中科院生物化学与细胞生物学研究所

研究员、博士生导师

基因编辑、人造生命、脑机接口、癌症攻克…… 21世纪以来,生命科学领域正在大踏步地前进,许多曾是科幻小说的场景也在一步步变得触手可及。

过去一年的生命科学领域里,有哪些值得我们重点关注的技术发展和新闻事件?它们各自提示着哪些未来发展方向?来自中科院生化所的研究员吴立刚,为我们阐释了他的观点。

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在2018年的生命科学领域,您觉得比较重要、值得我们注意的新闻有哪些?

吴立刚:2018年发生了很多重要的事件,我觉得对生命科学领域来说,最重要的是这三件:一个是基因编辑婴儿,二是肿瘤的免疫治疗,第三个是中美贸易战对生命科学领域的发展的一个深远的影响。

第一方面,基因编辑婴儿,它已经引起了广泛的讨论和关注。

这件事情本身来说,我认为是一个悲剧。一个非常先进的、有希望的技术,因为不恰当的人,用不合适的方案做了一个不合伦理的实验,造成了很多负面的影响;但是从另外一方面来看的话,它在某种程度上,我认为是非常正面积极的,因为它使得大众对科学的发展,对基因编辑技术本身引起了一个讨论,使大家更关注科学,以及科学可能对这个社会造成的影响。

我们可以看到,在世界历史上科学对社会的进步和发展的影响越来越大。从蒸汽时代开始,科学已经成为改变整个社会的最大的力量之一,但是这种力量并没有被公众所控制,公众始终是一种被动的态度。

但在今天,媒体的功能非常强大,它可以迅速地传播科学知识。在这种情况下,其实大众在很大的程度上,已经参与到科学的决策上面。一个科学技术,它好不好、能不能被应用、在什么程度上被应用,现在大众都已经通过舆论,发挥了自己的投票权。

在这次的事情中,各个媒体都发布了科学家、媒体人以及大众的意见。虽然意见有分歧,但是我认为其中有几个关键点还是比较一致的:基因编辑这个技术本身,大家认为并没有不对的地方,只是在它该如何被应用的这个点上,可能会有一些分歧。

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但是分歧并不是坏事,分歧其实就代表了意见的多样化,大家在这个过程中进行充分的讨论,在讨论的过程中我们再去了解它,最后大家达成一致的看法和想法,包括政府的一些监管该不该到位的问题。

在这方面,我觉得造就也做得很好,其实在2018年1月份的时候,造就就专门做了一期专门讲基因的专题演讲,从基因的演化到转基因食物的安全到基因编辑等。

在2018年11月份发生这个基因编辑婴儿的时候,有很多人在之前已经了解了这个知识,不会引起太多恐慌。很多人上网搜索就会发现,关于这个的一些知识和一些演讲都有,是一个正面的反馈。

所以,相对转基因作物的舆论反应来说,我觉得基因编辑要好得多。因为转基因作物已经是十几前就开始做的一件事情,但即使在现在,大家看到反对它的呼声还是非常大,至少在中国是这样。欧洲要保守一些,但北美的接受程度是非常高的。这也跟十几年来我们的媒体没有进行足够充分的教育有关。

在没有充分知情权的情况下,一上来就进行讨论它应不应该被使用,这种讨论本身就是非常危险的。因为如果你是基于一些道听途说的不科学的知识来讨论,这些知识进入你脑海以后,是很难改变的。所以我觉得,媒体在这方面会发挥越来越重要的作用,希望媒体也能更多地承担起传播科学知识的责任。

另外,讲到基因编辑这个技术,我觉得基因没有好坏之分,只有是否更适应环境的基因之分。譬如说地中海贫血这种病,它其实对部分人群的生存是有利的(它主要与热带地区抵抗疟疾相关;某些疟原虫周期性寄生在血红细胞内,而地贫患者红细胞相对更容易破裂,在疟原虫还没到成熟的时候,血红细胞选择提前破裂,帮助抵抗疟疾,在某种意义上是一种自然选择的结果)。到底哪些基因是好的、哪些是不好的?以我们现在的眼光认为好的东西,在以后未必就真的是好的。所以我觉得在我们对基因的了解还很不充分的情况下,匆匆忙忙去做基因编辑是比较危险的。

当然,基因编辑技术,在2019年往后的年代,会很快投入应用。比如说现在的罕见病,一些体细胞的突变,像地中海贫血这种,把血细胞抽出来编辑以后再输回来,它只对你自己个人产生影响,不会传递给后代。并且一旦出现问题,它还是有办法去补救的。

基于这些可控的安全的疾病,我们先去实践基因编辑,去检验它的安全性,在技术上完善它,然后有一天我们对基因的功能有更多了解的情况下,我们可以对一些致命的遗传病进行编辑。但前提是:对这种疾病,对这种基因要了解得非常透彻,并且在可预见的未来,是没有其他办法去治愈它的。在这种情况下,基因编辑能发挥它的作用。

第二个是获得诺贝尔医学奖的肿瘤的免疫疗法。

现在肿瘤已经接近成为全球导致人口死亡的最主要原因,以前主要是心血管类疾病。而之前对肿瘤治愈的方法是研发一些化合物,小分子或化疗,或者是靶向药物去治疗它。但是它们的治愈效率并不算高,往往也有一些副作用。

免疫治疗之所以得诺贝尔奖,因为它是一个突破性的想法——为什么人会得肿瘤?

人体自身有识别外来异物的能力,也就是我们的免疫系统。它是非常强大的,而肿瘤只是逃过了免疫系统的侦查,癌细胞异常扩增,就形成了肿瘤。

而这两位获诺奖的科学家,一位是美国的詹姆斯·艾利森,一位是日本的本庶佑,他们发明了一种抗体疗法,这种抗体把这个肿瘤逃逸的途径给关闭了以后,我们的免疫系统就能够识别这个肿瘤,能够有效地把肿瘤清除掉,这就导致了有一部分肿瘤是可以完全治愈的。这在以前是很难做到的。

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同时也是在2018年,中国政府和这些大药厂谈判,正式把这些药物引入了中国。而且谈判很成功,把这个药物的价格降到了之前三分之一的水平,让大部分人都可以用得起,并且进入了医保。

现在中国大量的药企也在研发PD-1免疫治疗的药物。对肿瘤患者或者说对大部分的人群来说,都是一个非常好的消息。但这个也引起我们的一个深思,得诺贝尔奖的是国外的科学家,生产一些仿制药的是中国人,那么我们什么时候能做一些原创性的科研工作,并且能够把它产业化呢?

我觉得,在2018年与这个相关的一件事情就是中美贸易战。在经济上面,以及对我们生命医学领域来说,我们看到的是知识产权之争。

在世界范围内,大部分的药物和检测技术,包括中国用的,都是欧美国家研制的,但是这些技术和药物在印度和中国都有比较多的仿制品。这就涉及到这些仿制是否可以?;ぴ凑叩娜ㄒ?。

和中国比起来,美国在制造业上很多方面已经没有太大的优势,但是在原创性、知识源头上面,它还是有很大的优势。

中美贸易战这个事情,其实对我们的生物医药行业的确是有冲击的。但是这种冲击,长期上我觉得它是一个好的影响,因为这逼得国内的企业和科研单位,更快地去做知识产权的源头性的创新,去做知识产权的?;?。

一个是企业愿意更多地投钱去做原始的研发,因为你已经不可能简单地去拷贝了。

另一方面,对像我们这样国家的科研单位来说,也是一个促进作用。它使得我们有更多的责任把我们的科研成果,通过企业转化出去。

在基因编辑婴儿案例上,很多人关注到了这个技术的脱靶效应尚未被攻克,为什么它会这么难以攻克?

吴立刚:脱靶,这本质上来说是一个所谓的副作用。

副作用分两个层面,一个是副作用严重不严重,第二是这个副作用发生的概率是多少。副作用如果很严重的话,你可以把我治好,但是也可以导致我死亡,这个就是一个极端的情况。

但是,如果这个副作用是比较缓和的,比如我就是味觉上有一点损失,我对这个甜味不太敏感,相对于你的生命来说,这种是可以接受的。

第二,就是它发生的概率。那其实我们每天都在做概率性的选择,你坐飞机还是坐火车,都有概率出事,但它是一个非常低概率的事件。我觉得这两方面都需要考虑。在技术上、在科学上能做的,只是把这种副作用尽量减少,并且要可预测。最可怕的是不知道,到这个技术被充分使用之后才发现它的副作用。

其实大家经常听说有些药物被召回,比如说FDA、食药监都已经批了这个药物,但在临床上发现有些患者有一些比较严重的副作用,这时候药物就会召回或者停止销售。其实任何的药物都有副作用,会有一部分人永远不耐受它,不能够使用它的。

我们希望在这个技术广泛使用之前,尽可能地去预测它,或者是通过小范围的实验来判断它的副作用,把这个概率尽量减少。

未来生命科学领域有哪些值得重点关注的?

吴立刚:谈到未来的生命科学发展,我们先看一下过去。

人造生命这个东西,在科学发展的过程中,它是一个潮流。像我们这个研究所,之所以叫中科院上海生化细胞研究所,就因为它在70年代的时候,在世界上第一次合成了人造的生命分子——也就是大家熟悉的胰岛素。它是中国人第一次合成出来、具有生命活性的分子。

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现在胰岛素已经广泛用于治疗糖尿病,每年的使用量非常巨大。

第二步就是合成具有活性的细胞,这和现在的肿瘤治疗有很大的关系。肿瘤治疗主流的两个技术,一个刚才说的是免疫制剂,它是一种分子治疗,另外一种就是现在说的免疫细胞治疗,以CAR-T为代表的。

它的概念是什么?就是人的免疫细胞很强大,也很聪明,但是在某种程度上,它又没法去明确地知道该消灭哪种肿瘤,或者无法分辨哪种是有害的。我们就把这个人的免疫细胞拿出来,通过基因编辑的方式,告诉它应该去靶向肿瘤细胞。

这个技术用来治愈急性淋巴性白血病已经非常成功,治愈率几乎是95%以上。当然这只是第一步,我们希望能够做更多的改进,让它能够治疗实体肿瘤,包括一些免疫疾病,也许以后都可以用这个方法来治疗。

我们对人的身体上的细胞,不是生殖细胞,进行这些基因的编辑,这个基因编辑就包括了转入一些新的基因,这个是人类开始创造新的生命细胞的第一步,它只是说编辑,再往后发展就是所谓的合成生物学,就是从头开始建造一个细胞,完全是在实验室里从零开始制造、设计。

也许人类要花五十到一百年来完成这个任务,但是我们现在可以看到这个趋势已经非??斓卦诮?。在2018年,中国科学家还是做了一个非常大的贡献,我们中科院的植物生理研究所和我们研究所,两个单位合作,第一次造出了人造酵母。

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原本一个酵母有几十条染色体,现在他们能把它进行简化,合并成一条染色体,而且是一个环形的,它在自然界原本是不存在的。这个也是人类合成细胞重要的一步。我相信,基因编辑技术、合成生物学技术、细胞生物学技术,在这方面都会有非常大的发展空间,也是我最看好的生命科学领域的一个发展方向。

第二个,如果说展望未来的话,我觉得人工智能,或者说人工生命和机器之间的交互界面的发展,我认为是未来非常重要的方向。人工智能,或者说机械手,或者是其他机械部件来替换我们的身体,能够增强人的能力,减少一些疾病。这个在科幻的电影和小说里还是挺多的。

但是它不是一个遥远的未来,可能还要十年、二十年,它的有些技术就开始应用了。

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打个简单的比方,像现在的手机,在以前是没法想象的。其实它就是我们讲的千里眼,顺风耳。一个非常小的便携设备,我就可以跟很远的人进行通信,一个图书馆的信息可以存储在一部手机里面,现在都能够实现。

以后的趋势就是怎么更好地去整合它,现在我们需要通过眼睛去看,也许以后不需要通过眼睛去看,仅需要通过一个界面直接输入大脑。这个技术如果有所突破的话,我觉得应该是生物、物理、机电等等多学科的一个综合的技术,但是生命科学必须在这个技术里做出一些突破性的贡献才行。


采访、文字:李莹

校对:慕名而来

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