【睡前消息891】基因剪刀 剪水稻也能剪人
1 贺建奎宣布复出,医学伦理面临挑战,2 禾元生物用水稻培育人血清白蛋白。
大家好,欢迎收看第891期睡前消息,请静静介绍新闻。
2018年11月,在贺建奎主导下,全球首例基因编辑婴儿露露与娜娜实验公开,遭到了科学界广泛批评。100多名科学家联名公开谴责,表示实验存在严重的生命伦理问题。官方随后展开调查,认定贺建奎构成非法行医罪,判处有期徒刑三年。2022年,贺建奎出狱。
去年10月,美国媒体报道说,贺建奎获得了美国加密货币公司Opus的一笔投资,在北京组建了一个实验室,继续利用CRISPR基因编辑技术研究人类胚胎。今年的3月26日,贺建奎接受华尔街日报采访,承认了重建实验室的事情。督工,你怎么看?
1 贺建奎宣布复出,医学伦理面临挑战
首先要看贺建奎这次打着什么旗号复出。在采访中,贺建奎声称,因为是自己的老母亲得了阿尔茨海默症,也就是俗称的老年痴呆,出狱之后母亲不认识他了。这让他认为自己的家族可能有老年痴呆基因,希望能够通过基因编辑手段进行根除。
他的实验地点显然不会选择中国。2021年,第13届全国人大的常务委员会第24次会议审议通过了刑法修正案第11号,增加了三类与生物安全相关的犯罪行为,其中包括了非法从事人体基因编辑、克隆胚胎的犯罪。贺建奎的做法会被判处三年以上七年以下的有期徒刑。
根据个人推特,贺建奎声称自己拿到了南非的许可,可以在那里开展人体胚胎基因编辑实验。这个说法确实有一定依据。2024年5月,南非更新了国家健康研究伦理指南,如果是为了预防严重的遗传疾病和增强传染病的免疫力,可以开展人体基因编辑研究。
对于2018年的露露和娜娜事件,贺建奎的态度仍然是拒不认错。他在采访中表示,为自己拯救了两个家庭感到骄傲,认为自己为百万人带来了希望,实实在在的帮助了患者和他们的家庭。他认为批评者是嫉妒他,还说伦理正在阻碍科学创新和进步。
为了给复出筹集资金,贺建奎在利用媒体刷存在感,希望能够获得更多的资助。比如说在推特上自称中国的达尔文,是一名先知,宣布自己已经终结了达尔文的进化论,人类不会再有基因突变。
此外,他还发布了大量的口号和照片,想改变自己的公众形象,从刑满释放的罪犯变成学术先驱,变成追求真理被主流学术界迫害的悲情英雄。但是无论他这次公开接受华尔街日报的采访,还是在推特上各种高调的发言,以及精心挑选了老年痴呆症这个到共情,选择南非作为实验地点,从效果来看都是宣传大于实际。
比如说他自称能够治疗老年痴呆的依据是冰岛某个群体发生了基因突变,免疫了老年痴呆症。如果对这个基因进行编辑,就可以彻底根除老年痴呆。但是这并非新发现。一家叫做Decode的冰岛基因公司从2012年就宣称开始了这项研究,13年以来再也没有新的报道。
可以说贺建奎这次高调宣布复出,技术上没有突破,主要的目标还是争取投资。
贺建奎在2018年的行为已经明显突破科学伦理,受到国际一致谴责和法律审判。为什么还抱有吸引投资的设想?
对贺建奎进行道德谴责,并不能消除基因编辑胚胎的市场需求。前几年马斯克开展脑机接口实验的时候,他就认为在技术即将取得突破的前夜,伦理拦不住技术发展,有需求就会有人突破伦理和法律的限制。
作为世界首富,马斯克以各种方式公然挑战伦理。今年三月份,美国女作家艾希莉·圣克莱尔声称生下了马斯克的第13个孩子,这个孩子使用了基因编辑技术。4月1日,虽然马斯克公开回应不确定这个孩子是不是自己的,但是他已经给了这位女作家250万美元,而且每年还会继续提供50万美元。
至于说贺建奎开展了基因编辑胚胎活动,即使中国法律已经堵上了漏洞,即使他在中国实施可发育的基因编辑胚胎活动,但是法律是有国界的。只要贺建奎带着团队离开中国,跑到南非去组建实验室,中国的法律对他就没有办法。
像南非这样既有能力搭建实验室,伦理方面审查宽松的国家还有很多。亿万富翁只需要找一个私人岛屿,一年投资个几百万美元,就可以运行一座高标准的生物实验室。在这些私人岛屿上无论做什么,所在国根本不想也没有能力去干预。
贺建奎和马斯克都有类似看法,认为伦理正在阻碍科学创新和进步。督工,你怎么看待这种观点?
人类科研历史上从来不缺少疯狂的科学家。当前的科学伦理规范就是从一系列的研究惨案上建立起来的。如果这些规则不存在,科学实验对于人类社会的破坏可能远远要超出贡献。
现在的医学伦理规则起源是两份文件,1947年的纽伦堡法典和1964年的赫尔辛基宣言。其中纽伦堡法典直接针对纳粹德国在医学领域的反人类实验。比如说1933年,纳粹德国颁布了防止遗传病后代法,以所谓优生学的目的,由党卫军的医生对35万人实施了绝育手术。
与此同时,纳粹和731部队一样,让战俘和平民感染疾病,去观察记录病程。德国战败之后,为了妥妥纽伦堡审判,实验的主导者卡尔·布兰特辩解,说德国本土没有区分实验的合法性和非法性,这一行为无罪。
为了审判这些纳粹医生,法庭起草了一份备忘录,列出了人体实验的基本规范,其中包括知情人必须自愿同意参与,受试者有停止实验的自由。这份备忘录就是纽伦堡法典。核心思想可以总结成一句话:不能用伟大的目的去实施伤害人类的医学行为。
纽伦堡法典不仅为审判纳粹医生提供了一句,也为后来的大量医学人权诉讼提供了法律标准。1995年,纽伦堡法典被美国联邦法院认定适用于美国的国内诉讼,所以20世纪美国本土的不道德医疗实验也被起诉了。
比较近的例子有2022年,美国加利福尼亚大学的旧金山分校承认,曾经在上世纪利用囚犯开展了不道德医学实验。2010年,美国总统奥巴马也为一项性病秘密人体实验向菲律宾道歉。
按照纽伦堡法典这分古老的文件,贺建奎在2018年的实验至少在受试者知情权上存在明显的瑕疵。贺建奎声称受试者的家庭群体在入组之前接受了详细的知情同意书介绍。但从公开信息来看,一小时10分钟之内要讲解完20多页专业资料,每页资料只有三分钟时间。即使是大学生物学讲义,在这么短的时间里,一般的学生显然也很难准确理解专业内容。
这个世界上有一个喜欢挑战伦理的首富马斯克,他使用第一性原理在推动技术创新和商业变革方面取得了重大的突破。但是生物科学和机械工程的领域区别很大。生物的伦理学涉及生命、道德、社会价值等复杂因素,通常需要广泛的社会共识。
比如说脑机接口技术就已经引发了美国学术界和法学界对于隐私和人权的担忧。在生物伦理学领域,技术和文化共识相互影响,第一性原理显然不能简单的生效。马斯克的言论在这方面没有权威意义,只是给贺建奎这种人提供了潜在的资金支持。
@@@ 督工,这还没到夏天呢,您咋把神奇小鹿的小冰被拿出来了?
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2 禾元生物用水稻培育人血清白蛋白
4月5日,央视新闻报道,武汉禾元生物通过基因编辑技术培育了可以生产重组人血清白蛋白的水稻。产品已完成三期临床实验,进入新药审批流程。研究团队已建成产能100万支注射液的智能工厂,正在建设年产1200万支注射液的规模化生产基地。
督工,同样是基因编辑,重组人血清白蛋白这项技术效果怎么样?
人血清白蛋白是血浆中的主要蛋白成分,占血浆的总蛋白60%。它在血液中的作用是维持血浆渗透压,保持血管内外液体的平衡。人血清白蛋白如果低于正常水平,就会导致低白蛋白血症。很多疾病,比如说肝硬化、慢性肝炎、肾脏损害都和低白蛋白血症直接相关,需要通过静脉注射补充白蛋白。
禾元生物的重组人血清白蛋白进入新药审批之前,白蛋白的唯一来源就是从人内血浆中分离。根据安信证券测算,我国人血清白蛋白理论总年需求量是1500吨到1800吨。但是2022年,我国人血清白蛋白的药企批发量只有667吨,其中国内产量只有226吨,其中超过六成缺口依赖于进口。
在全球的血浆供应量上,美国占到了全球采血浆量的70%。2024年美国出口疫苗、血液、抗血清、毒素和培养物是546亿美元,在所有的出口产品中排到第七,仅次于半导体设备、民用飞机、精炼石油、原油、大宗商品和汽车。其中血液制品占了全球出口总额的52%。
2024年,全球血液制品市场规模达到494亿美元。2023年,中国血液制品产业市场规模426亿元,其中白蛋白产品占比是53.8%。前面我们已经说过了,白蛋白产品六成依赖于进口。进口白蛋白中大概15%来自美国。换句话说,每年中国从美国手里买的血液制品要花掉大概是22亿人民币。
随着贸易战的开打,中国对美国的所有产品加了对等关税,这也会影响中国的白蛋白供应。另外858期节目提到,因为进口不能满足需求,中国本土也有巨大的人体血浆产业,也经常会出现卖血死亡事件。天坛生物一家公司2024年就在中国本土采集了2781吨血浆,刚刚和国药集团合作要扩大采血范围。如果进口的血浆价格上升,中国本土的卖血行业规模也要成倍的扩大。
中年观众应该还记得,上个世纪90年代河南出现了艾滋村事件,血浆采集量混用针头和血袋并回输,导致全村的3000多人里有700多人感染了HIV。艾滋村70%的人里面有艾滋病人或者是艾滋病毒携带者。从此之后,中国一度关闭了所有的献血站。从这些历史案例来看,本土的血浆采集产业在短期之内快速增长会制造严重的隐患。
这次做出突破的禾元生物董事长杨代常是武汉大学生命科学教授,他早期的研究方向是水稻基因组。在研究过程中,杨代常发现水稻胚乳细胞具有完整的真核细胞蛋白质加工体系,与哺乳动物的细胞非常相近。水稻种子有作为造血的生物反应器潜力。
2006年,杨代常40岁成立了禾元生物,开始进军生物制药领域。如果禾元生物的重组人血清白蛋白可以批量生产,从人体采集白蛋白的需求就会大大的降低。
胰岛素是基因编辑大肠杆菌生产的,青霉素是基因编辑酵母菌生产的。为什么不用类似的转基因微生物生产人血清白蛋白,而是用水稻进行生产?这种方式生产出来的白蛋白能够满足医疗用途吗?
在人体之外生产白蛋白会遇到特殊问题。青霉素是小分子,和白蛋白这种大分子有明显区别。大肠杆菌和酵母菌虽然生产力强,但是容易给产生的蛋白打上甘露糖标签。这种标签类似于乱码,容易触发人体的免疫反应。只有植物细胞的表达体系相对能够满足重组人血清白蛋白的商业化生产。
此外,水稻种子代谢不像微生物那么剧烈,能够温和的处理蛋白质,避免被破坏。同时水稻自带启动子和切口肽,能够把白蛋白精准的引导到蛋白体这个储存仓库。而且基因编辑水稻不会给白蛋白贴上糖基化标签,更容易被人体接受。
除了生产难度问题,通过基因编辑水稻来生产人血清白蛋白还有两个明显的优势。首先是便宜,植物培养成本低,种植和操作都比养菌简单,转基因植物农业工人就能胜任,降低了生产成本。如果禾元生物能够完成产能爬坡,可以运行比现有人血清白蛋白价格低的产品。
河北省医用药品器械集中采购中心官网显示,每瓶10克的人血清白蛋白价格在370元到470元,成本162元左右,差不多是每克16.20元。禾元生物在采访中表示,目前公司的10吨产线已经将成本降低到了每克13元。筹备中的120吨产线可以继续把成本降低到7到10元。基本的生产成本已经低于从人体血浆提取的白蛋白了。
其次,用植物做载体比较安全。植物系统里一般没有人内病原体,降低了传染风险。水稻又是自花授粉生殖,不对外传播花粉,因此生物安全性更高,不会对野生物种产生基因漂移,对生态环境干扰小。
回到产品本身,禾元生物的植物源重组人血清白蛋白是国际上唯一获得了美国FDA批准,国内唯一同时获得了中国NMPA批准进入临床研究阶段的同类药品。能够进入二期和三期的临床实验,就说明他们已经突破了蛋白提取技术的门槛。
根据临床实验的公示信息,HV1001,也就是禾元白蛋白产品,从2024年8月到2025年4月进行了三期临床实验。这个结果暂时还没有公布。但是在已经开展的二期临床实验中,禾元生物筛选了220名受试者,开展了头对头非劣实验。
根据对照数据,10克的重组白蛋白疗效优于人源白蛋白。20克的重组白蛋白疗效稍微弱一些。虽然植物重组白蛋白发生不良反应的概率偏高一些,但是禾元生物认为,对比人血清白蛋白,重组白蛋白注射液的疗效达到了非劣效研究终点,在受试者中显示出良好的安全性、耐受性和治疗效果。
那这项技术成熟之后,是不是意味着不需要再进行血浆单采了?
并没有那么乐观。人类血液制品除了人血清白蛋白,还有大量的其他成分,比如说免疫球蛋白、凝血因子等等。目前还不能通过转基因植物量产,需要在酵母这类微生物或者基因编辑动物上继续寻找技术路径。
禾元生物公司自身处境也不太乐观。虽然有技术突破,但是这家公司从2021年以来连续大额亏损,截至2025年的中期,已经亏损5亿元。而且因为大量使用新技术,专利纠纷也很麻烦。根据财报,2022年到2024年,禾元生物支付的专业服务费分别是1949万元、1006万和1699万,其中就涉及了杨代常跟美国前东家的侵权官司。
目前,全世界采用水稻胚乳细胞做生物反应器表达系统的企业只有禾元生物和杨代常在美国打工的Ventria生物科技公司。2020年,这家公司请求美国国际贸易委员会发起调查,认定禾元产品侵犯了951号专利和416专利的部分权利。
2022年9月,美国国际贸易委员会做出仲裁,对禾元生物未经授权的侵权产品发布有限排除令,禁止进入美国。这对禾元生物在美国拓展市场的计划有沉重打击。中国生物企业还需要在资金和技术产业化各方面得到支持,才能有效降低卖血浆的产业规模。
同样是使用CRISPR基因编辑技术,社会对于贺建奎和禾元生物的态度为什么存在明显不同?
因为贺建奎在挑战伦理的同时,并没有带来任何进步。即使不考虑道德问题,贺建奎搞的人体实验也只是停留在硕士研究生的水平。首先CRISPR作为基因编辑工具,本身就存在很高的脱靶可能。从风险防范角度,它更适合进行植物和动物实验。
我们可以把基因编辑比作对人体内部进行拆迁,CRISPR就像工程队。工程师需要通过20位数字的门牌号去锁定目标房屋。但是整个人体基因存在大量的孪生门牌号,一旦拆错了房子,就会出现脱靶。美国哈佛医学院病理学系的论文显示,基于人类细胞实验的CRISPR系统脱靶率高达66%,也就是说每敲掉三个基因,就会有两个敲错了。
脱靶会导致有些基因不表达,或者是表达混乱,留下潜在的遗传疾病风险。如果是植物或者动物实验,处置手段比较方便了,无非是不再生产或者就地安乐死。但如果直接用人类做实验,对于失败的实验对象,那就不太可能采取人工绝育或者人道毁灭手段。此外,发现问题往往也需要较长的时间。接受基因编辑的儿童等到出现明显的疾病,可能已经是老年人了。这时候污染的基因已经扩散到第三代,问题就会更加严重。
如果只看贺建奎对露露和娜娜两个婴儿的实验操作,也没有取得任何预期结果,都出现了脱靶问题。贺建奎瞄准的一个基因叫CCR5,制造相应的白细胞蛋白。25型HIV病毒正是通过这种蛋白入侵了免疫细胞。按照贺建奎的说法,只要对CCR5基因进行改造,转入特定的序列,人就不会再感染HIV了。
但是CCR5是人体正常需求的免疫基因。对于一个完全健康的人,移除正常基因,就算成功转入了特定的序列,理论上来说也只能是免疫25型HIV病毒。面对其他类型的HIV病毒,不仅没有免疫能力,还有可能造成正常的免疫功能受损。
理论上来说有两个方法让CCR5失去原来的表达能力。一种方法是直接用CRISPR把一整段的特定序列添加了CCR5里头。另外一种方法是引入一段编码,让原来的基因失效,并且发生突变。两种方法的结果都不可控。
贺建奎选择了第二种方法,从实验结果来看也失败了。露露的一个CCR5完全没有改变,因此仍然可能制造对应的蛋白质,并不能免疫HIV病毒。娜娜的两个CCR5虽然都被改变了,但是其中一个CCR5缺少了四个碱基对,另外一个却多出了一个碱基对。这不仅没有完成对基因的修改,还有可能制造两种新的突变蛋白质,不仅没有免疫HIV的能力,还会出现新的问题。
从技术来说,这种实验只是硕士生的毕业作品水准。2022年,北京协和医学院的一篇硕士学位论文里面,就利用CRISPR技术对高度纯化的小鼠造血干细胞进行了基因敲除。技术和实验目标与贺建奎完全一样,只是贺建奎用到了人类胚胎身上,这就破坏了人类的生物学学术界伦理。
但是同样按照人类的法律和道德伦理,贺建奎罪不至死。谁也无法阻止他去找一个有法律漏洞的国家去落实他的想法。水稻生产人体血浆成分的技术逐渐成熟,说明跨物种的基因编辑技术已经可以应用了。在不顾代价的实验室里,他还有更大的潜力。
在生物学飞速发展的年代,如果各国政府不能达成共识,进行强有力度的国际监管,一定会有富豪和疯狂的科学家合作,以科学的名义给全人类提出暂时无法解决的难题。感谢各位收看,891期节目到此结束,我们周日再见。