《解碼者》:一個基因決定命運的故事

蘇婉2023-02-22 10:03

蘇婉/文

當(dāng)代的科學(xué)史片段似乎正越來越多地由科技媒體和風(fēng)投機構(gòu)完成,像《解碼者》這樣經(jīng)過長時間參與觀察和交叉訪談完成的大部頭顯得越發(fā)稀有?!督獯a者》(The Code Breaker,2021)是美國作家沃爾特·艾薩克森 (Walter Isaacson)為著名生物學(xué)家詹妮弗·杜德納(Jennifer Doudna)所寫的傳記。新冠病毒的侵襲讓人們前所未有地關(guān)注生命科學(xué)的進展與應(yīng)用,這本書的寫作也見證了這段歷史。

原子、比特與基因并列為現(xiàn)代以來的三大科學(xué)關(guān)鍵詞。艾薩克森通過為愛因斯坦、喬布斯兩人寫傳探秘了前兩個領(lǐng)域,杜德納是這個年逾70歲的傳記作家為基因領(lǐng)域挑選的主角,也是他所有著作中的第一位女性,也是第一位在世者。

誰是杜德納

杜德納最知名的一項成就是2020年的諾貝爾化學(xué)獎。2020年,杜德納和法國微生物學(xué)家?,敿~埃勒·沙爾龐捷(Emmanuelle Charpentier)憑借CRISPR-Cas9基因剪刀的變革性貢獻共獲諾貝爾化學(xué)獎。這項被認(rèn)為“重寫生命密碼”的技術(shù)將生命科學(xué)帶入了新時代。此時距兩人發(fā)表CRISPR有關(guān)發(fā)現(xiàn)僅8年時間,相比而言,獲得物理學(xué)獎的羅杰 •彭羅斯關(guān)于黑洞的發(fā)現(xiàn)則是在50多年前。她們也是首次同時獲得諾獎的女性科學(xué)家。

公眾往往需要通過一張面孔來拉近與科學(xué)的距離。其實在世的諾貝爾獎得主并不少,為什么要寫杜德納?從1901年諾貝爾獎首次頒發(fā)以來,女性在自然科學(xué)獎獲獎人數(shù)中只占3%,杜德納是其中之一。她的存在再一次打破了自科領(lǐng)域的性別神話。杜德納不僅推動了CRISPR的基礎(chǔ)科學(xué)研究,且參與到這項技術(shù)的臨床應(yīng)用及其倫理辯論中,她在公共表達中展現(xiàn)的科學(xué)使命感令人印象深刻。

更重要的,杜德納致力研究的基因編輯技術(shù)可能激進地影響人類命運。它不僅可以用來治愈絕癥,而且讓人類有機會實現(xiàn)基因自由。艾薩克森寫道,“弄清楚是否以及何時編輯我們的基因,將成為人類在21世紀(jì)面臨的最重要的問題之一。” 今年1月,杜德納帶領(lǐng)團隊開發(fā)出脫靶率比即有CRISPR技術(shù)降低10倍的CRISPR-Csm系統(tǒng),這個突破可能會讓基因編輯安全應(yīng)用的前景加速到來。

《解碼者》的封面上,金發(fā)碧眼的杜德納自信地微笑著。她是本書的主角,但并不是這個領(lǐng)域的孤膽英雄,本書的可讀之處正是在于揭示了這一點。庫恩在《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》中提出,一個科學(xué)理論假說的提出、證實或證偽不是一個短暫的事件,而是一個比較長期的歷史過程,不是某個科學(xué)家的個人行為,而是科學(xué)家群體的互動和約定。CRISPR技術(shù)的關(guān)鍵進展得益于不同學(xué)科間的知識流動與成果共享。杜德納并不是CRISPR的首位發(fā)現(xiàn)者,事實上,她第一次聽說CRISPR是在2006年,一位地質(zhì)微生物學(xué)家跟她共享了這個信息。

舉世矚目的科學(xué)進展是由無數(shù)沒有走到領(lǐng)獎臺上的科學(xué)家共同完成的,默默無聞可能只是沒那么走運。從日本的實驗室到西班牙的鹽池,再到威斯康星州的酸奶工廠,如果沒有一開始并無功利的好奇心為科學(xué)大廈添磚加瓦,可能就沒有光環(huán)下的杜德納。

解碼者

《解碼者: 珍妮弗·杜德納,基因編輯的歷史與未來》
[美] 沃爾特·艾薩克森 /著
王宇涵 /譯
中信出版集團
2022年11月

本書的另一個“主角”是CRISPR技術(shù),字面來看并不好懂。CRISPR-Cas9是一種基因編輯工具的簡稱,它由兩部分組成,Cas9 酶和指導(dǎo) RNA。Cas9是一種與CRISPR 相關(guān)的酶,是引導(dǎo)RNA在指定位置切割DNA的“分子剪刀”。CRISPR本是細(xì)菌中天然存在的基因組編輯系統(tǒng)。細(xì)菌能夠從入侵的病毒中捕獲DNA片段,并利用它們來創(chuàng)建被稱為CRISPR陣列的DNA片段,使細(xì)菌能夠“記住”這些病毒的特征。如果病毒再次發(fā)動攻擊,CRISPR陣列就會產(chǎn)生RNA片段,同時,Cas9或類似的酶能切割病毒DNA,使其“毒性”失效。不難看出,正是通過向古老的細(xì)菌學(xué)習(xí),人類掌握了修剪基因的原理。

不要因為CRISPR佶屈聱牙的名稱而忽視這個技術(shù),它對生物醫(yī)學(xué)研究和治愈重大疾病方面的作用都是里程碑式的,能夠更快、更經(jīng)濟、更有效地實現(xiàn)基因組編輯,普惠科學(xué)界的各項相關(guān)研究,同時更為基因遺傳病、癌癥、艾滋病等重大疾病的治愈帶來希望。

領(lǐng)獎臺之外

基因研究成就了杜德納。為了不讓復(fù)雜的科研原理讀起來過于枯燥,埃塞克森在激烈且并不那么偉大的科研競賽上頗下筆力。他在這個跨國科學(xué)家圈子里來回走動,記錄重要的突破性時刻,戲劇性的合作與爭奪,不同人物對同一事件的微妙評論,甚至還在杜德納的實驗室里學(xué)會了編輯基因。

艾薩克森一面科普CRISPR,一面整理杜德納的人生檔案,我們可以看到杜德納如何通過選擇彼時還比較冷門的RNA領(lǐng)域,從跨學(xué)科學(xué)者那里積極獲得啟發(fā)和合作,一步步走向CRISPR的頂峰。杜德納成為科學(xué)家似乎是自然而然的,她具備成為科學(xué)家的特質(zhì),好奇、好勝、執(zhí)著,最重要的是她享受競爭。這個在夏威夷長大、童年時因為瘦高體型而受到排擠的女孩,很早就發(fā)現(xiàn)真正的樂趣并不存在于人際交往中,而是存在于充滿奧秘的自然世界。

作為一個傳記作家,艾薩克森盡力在科學(xué)之外尋找更多的八卦,相比于此前所寫的人物——比如完美主義偏執(zhí)狂喬布斯,杜德納的理性與穩(wěn)健讓她人生大部分時候極為順利,很難渲染出更多的戲劇性。她一直天分過人,精力充沛,從哈佛到耶魯再到伯克利,可以說一路坦途。第一任丈夫是她在哈佛時的校友,她發(fā)現(xiàn)他并沒有像自己一樣“時時刻刻想著科學(xué)”,于是果斷離開他,跟實驗室的研究伙伴再婚。

跟華裔科學(xué)家張鋒團隊的專利爭奪,可能是杜德納迄今遇到的最大挫折。諾貝爾獲獎?wù)咭矔У魧@畱?zhàn),正是輸給了沒能獲獎、但同樣貢獻巨大的“第三位”人物——張鋒。張鋒是11歲跟隨父母從石家莊移民到美國的華裔科學(xué)家,他雖然是杜德納事業(yè)中的“勁敵”,卻仍然接受了作者的采訪,《解碼者》的記敘里,他溫和有禮,始終保持著友好的微笑。

這場持續(xù)了8年的CRISPR專利之爭,關(guān)鍵在于誰先獲得了CRISPR-Cas9對真核細(xì)胞進行編輯的能力。杜德納和沙爾龐捷因編輯細(xì)菌而獲得諾貝爾獎,但張鋒團隊搶先編輯了哺乳動物細(xì)胞。目前有超過11000個CRISPR相關(guān)技術(shù)的專利家族,但杜、張團隊爭奪的初始專利被認(rèn)為是最廣泛和基礎(chǔ)的,這就意味著許多希望銷售CRISPR相關(guān)產(chǎn)品的公司,都可能需要從這個專利中獲得許可。誰贏得了此項專利,誰就能源源不斷地坐收專利許可費。

同樣是頂尖科學(xué)家,二人其實從未撕破臉面,甚至也曾短暫合作。不過,憤怒的杜德納在法庭上提出質(zhì)疑,辯稱張鋒除了在她開創(chuàng)的一項技術(shù)中采取了下一步“簡單而明顯的步驟”外什么也沒做。法律只關(guān)注證據(jù),而并不裁決哪一方更加光明磊落。2022年2月28日,美國專利和商標(biāo)局(USPTO)裁定CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)專利屬于張鋒團隊。

杜德納仍然不甘,但類似的情況恐怕在她2012年發(fā)表關(guān)鍵論文那次已經(jīng)發(fā)生過了。只不過彼時她贏得了賽跑。科研體制下的論文發(fā)表和專利申請都遵守白紙黑字的正式規(guī)則,但最后誰能成為“時代第一人”,有時不僅取決于實力,也取決于一些非正式的因素——那些也許會被局外人簡化為運氣或時機的東西。

揚名、治病與丑聞

“杜德納強烈渴望榮譽。沙爾龐捷認(rèn)為這有些可笑,并對此略顯蔑視。”杜德納的法國朋友、共獲諾貝爾獎的沙爾龐捷,是她人生中最重要的合作者。圍繞這個人物的采訪,克制的杜德納坦露出她少見的感性一面。杜德納喜歡這個巴黎人,要知道她在少年時期想過專門去學(xué)法語。二人在知識和性格上的互補幫助她們完成合作,兩人共同領(lǐng)獎也創(chuàng)造了女性科學(xué)家群體的歷史性時刻。但杜德納曾憂傷地說:“我想繼續(xù)與?,敿~埃勒合作,但是顯然,她并無意愿。她從來不會向我表達這一想法。我們就這樣漸行漸遠(yuǎn)。”

科學(xué)探索的初期是科學(xué)家廣交朋友的階段,合作也更容易發(fā)生,然而再完美的成果都無法阻止疏遠(yuǎn)。有時候并非關(guān)于爭名逐利。沙爾龐捷有著巴黎人的自在和松弛,笑起來有些調(diào)皮,杜德納則更享受聚光燈,更希望再攀同一領(lǐng)域的高峰,她們的性格差異從領(lǐng)獎典禮上所選的登臺音樂就能看出,杜德納選擇藍調(diào),沙爾龐捷選了科技朋克。杜德納認(rèn)為沙爾龐捷破壞了關(guān)系,認(rèn)為她在某些采訪中將CRISPR-Cas9說成自己的研究,提到杜德納則像是在說一個協(xié)助者。沙爾龐捷則調(diào)侃:“杜德納有時會對榮譽問題焦慮不安,這使她似乎顯得缺乏安全感……我是法國人,不像她那樣情緒激昂。”

杜德納的確爭強好勝,但沙爾龐捷仍然承認(rèn):“若不是因為像珍妮弗這樣熱愛競爭的人,我們的世界不會像現(xiàn)在這般美好。因為人們做好事的動力是獲得外界認(rèn)可。”在理解自然的過程中獲得樂趣是科學(xué)家做研究的主要動力。但是大多數(shù)科學(xué)家會承認(rèn),成為首個發(fā)現(xiàn)人,其所帶來的精神與物質(zhì)獎勵也是驅(qū)使他們前進的動力:發(fā)表論文、獲得專利、贏得獎項、業(yè)界留名。

然而很顯然,有些爭當(dāng)?shù)谝蝗说母偁幮袨閯t會引起公憤甚至制裁。這個譯本在中國最大的賣點可能還在于一個中國面孔:賀建奎。2019年,南方科技大學(xué)賀建奎團隊使用CRISPR技術(shù)修改了一對艾滋病夫婦的雙胞胎胚胎基因,目的是讓孩子在出生后對HIV病毒免疫。

《解碼者》一書梳理了這件“震驚”科學(xué)界事件的來龍去脈,并側(cè)記了賀建奎在2018年香港國際人類基因組編輯峰會上的整個報告過程。他在現(xiàn)場受到其他科學(xué)家的質(zhì)疑,包括未在遵守國際指導(dǎo)方針的情況下進行不負(fù)責(zé)任、不具備醫(yī)學(xué)必要性的操作,“明明可以使用精子篩選法產(chǎn)生未受感染的胚胎但卻多此一舉”等。

《解碼者》一書中說得很明白,除了用急功近利的大新聞挑戰(zhàn)國際規(guī)范與生命技術(shù)倫理之外,賀建奎似乎未得到過同行的認(rèn)可。他此前發(fā)表的論文和學(xué)術(shù)報告似乎乏善可陳。杜德納說:“我對賀建奎的報告沒什么印象。我發(fā)現(xiàn)他非??释c人見面,得到人們的認(rèn)可。但是他尚未發(fā)表重要論文或著述,他似乎沒有進行什么重大科學(xué)研究。”

但杜德納本人并不是個科技保守主義者。“大自然不是一個工程師,而更像一個水平不穩(wěn)定的修補匠,它的粗心大意對于那些因為基因突變而患病的人來說顯得無比殘忍。”杜德納在自己的科普著作《破天機》中寫道:“父母有權(quán)利使用CRISPR來生出更健康的孩子,只要這個過程是安全的,而且不偏袒少數(shù)群體。”包括杜德納、張鋒等在內(nèi)的權(quán)威科學(xué)家都認(rèn)為,只要安全性可以真正保證,那么CRISPR可以被用來合規(guī)地治療疾病,但他們并不贊成強化型的應(yīng)用,也就是優(yōu)化基因。

像整個CRISPR學(xué)界的絕大多數(shù)科學(xué)家一樣,杜德納之所以會對賀建奎的所作所為感到驚愕和憤怒,不是因為對用CRISPR- Cas9 編輯人類基因或治病救人持反對意見。而是因為賀建奎在這個病例上使用了尚不成熟且毫無必要的醫(yī)學(xué)程序——“這是明顯的嘩眾取寵之舉,會激起人們對所有基因編輯研究的強烈反對”。

杜德納曾在2019年《時代》雜志中這樣評價賀建奎:“他向世界展示了人類胚胎編輯是如何相對容易做,但很難做好……賀建奎無視‘不傷害’基本醫(yī)學(xué)準(zhǔn)則并冒著意外后果風(fēng)險的重大決定,很可能會作為歷史上最令人震驚的科學(xué)工具誤用之一而被記住。”2019年賀建奎因非法行醫(yī)罪被判3年,并被終身禁止從事人類輔助生殖技術(shù)服務(wù)工作。

去年4月,賀建奎被釋放后在微博上寫下:“我計劃在大興亦莊注冊一家民辦非營利科學(xué)研究機構(gòu)‘北京罕見病研究所’,賀建奎實驗室掛靠在研究所下。”照片里的他自信地微笑著。評論中,似乎有不少杜興氏肌肉營養(yǎng)不良癥(DMD)患者及患兒家長表示期待。在公眾號“賽先生”推薦《解碼者》的購買鏈接下方,一個署名為“賀建奎”,頭像也與賀建奎的微博頭像相同的人留言道:我也想買這本書看看。