#重点实验室巡礼# 【逐“智”多谋——走进神经科学国家重点实验室】
本世纪，人类理解自我的终极疆域在脑科学。
它不仅关乎着人类的健康与福祉，而且关乎着生命存在形态的巨大颠覆。所以，脑科学已经成为了大国的“必争之地”。
过去三十多年，中国的神经科学研究从蹒跚学步的“孩童”，成长为意气风发的“少年”，神经科学国家重点实验室就诞生在那关键的转折之中……
从“可遇”到“有求”
20世纪90年代被称为“脑的10年”，在此之前，神经科学基础研究与临床应用已取得一系列成果。为了探索人脑奥秘，攻克各种脑疾病，开发人工智能技术，欧美国家纷纷开始制订脑科学研究的长远战略计划，并宣布21世纪将是“脑科学时代”。
然而，神经科学在中国起步晚、体量小，成长之路颇为艰难。1999年，国际著名神经生物学家蒲慕明回国创建了一个全新体制的研究所——中国科学院神经科学研究所（以下简称神经所），我国的神经科学研究也迎来了新的发展时期。
2000~2005年是神经所的“起步期”。在这个阶段，研究所建立了7个高水平课题组。他们连续独立承担国家“973”计划的基础前沿项目，“神经发育与可塑性研究”团队还荣获2011年度中国科学院杰出科技成就奖（集体奖）。神经科学国家重点实验室主任杜久林表示，神经所在当时国内生物学研究领域起到了标杆性的作用。
接下来的十年，是神经所关键的“成长期”。2007年，神经科学国家重点实验室随之诞生，并与研究所同成长、互支撑。
有了神经所打下的基础，神经科学国家重点实验室很快确立了神经发育与可塑性领域的优势地位，并大幅度吸纳了一批优秀的研究组长，也由此拓展了实验室的研究方向。
杜久林介绍，目前，神经科学国家重点实验室一半的科研力量聚焦在神经信息处理，另一个重要分支则是神经疾病机理。前者以研究脑功能的神经基础为主要任务，后者则为脑疾病诊断与治疗提供机理研究。
随着研究方向的拓展，神经科学国家重点实验室正一步步实现成为国际主要神经生物学研究基地之一的目标。
过去，基础科学的创新发现常常是“可遇而不可求”，但实验室要想获得更多重大突破，就必须“有求才可遇”。
“当年神经所最先把PI制带到国内，是因为中国的神经科学研究整体实力还很薄弱。一个个小而精的课题组自由探索、百花齐放，让星星之火得以燎原。”在杜久林看来，经过了十几年的发展，国内脑科学研究水平有了质的突破，“这时候，我们需要调整研究模式，主动对接国家重大战略需求”。
他告诉《中国科学报》，除了脑疾病研究外，神经科学国家重点实验室的最新出口是类脑智能研究。神经科学与智能技术的交叉融合，将是人类社会未来几十年发展中最重要的学科方向之一，也是神经科学国家重点实验室的重点培育方向。
2012年起，神经科学国家重点实验室成员作为项目负责人及主要力量，承担了中科院首批启动的5个B类战略性先导科技专项之一的“脑功能联结图谱”，并在此基础上作为主要力量组建了“中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心”。
杜久林认为，正是这种“有求”的模式让神经科学国家重点实验室更注重顶层设计和前瞻布局，通过聚集多个实验室、多学科的力量，以团队模式来攻克脑科学领域的重大难题。
从“小动物”到“非人灵长类”
在生物科学的发展历程中，模式动物实验平台起着重要作用。
“不同于其他领域，脑科学研究的特点之一是模式动物的物种跨度极大，从线虫、果蝇、斑马鱼，到小鼠、大鼠，再到非人灵长类，包括狨猴、食蟹猴和恒河猴。”杜久林介绍说。
神经科学国家重点实验室的模式动物平台“应有尽有”，尤其是非人灵长类模式动物平台十年磨一剑的努力，为实验室的长远发展奠定了重要基础。
2008年，神经所所长蒲慕明做了一个十分冒险的决定——开展以非人灵长类为主要模式动物的研究。
一直以来，研发脑疾病药物用的是传统小鼠模型，但小鼠和人种间距离相差甚远。创建灵长类研究这一平台的初衷，就是为了让生理和大脑结构都与人更接近的猕猴成为理想的模式动物。
不久之后，蒲慕明又提出要攻克克隆猴技术。体细胞克隆猴技术，即利用猴的体细胞复制出相同个体。只有产生了遗传基因完全一致的大批猴群，才能避免个体间差异对实验的干扰。
蒲慕明认定，这一平台的打造会是中国脑科学研究在国际上抢占领先地位的关键环节。
可是，灵长类实验的成本高得惊人。为了让这个没钱、没地、没人的“三无”平台得以起步，在没有任何国家项目支持的情况下，蒲慕明动用了当时几乎全部的所长基金来支持猴场建设。他还大胆起用了当年名不见经传的大学讲师孙强来担任平台主任，负责灵长类动物生殖与发育和模式动物构建研究。
2009年，蒲慕明召集孙强与刚刚回国的仇子龙开始讨论用非人灵长类模型专门研究脑疾病，经过团队反复论证，他们确定了用MECP2转基因的方法建立第一个自闭症的非人灵长类模型。
仇子龙表示，此前，科学家虽然通过在小鼠中引入与人类自闭症相关的突变，在研究自闭症基因突变如何影响大脑发育方面已经有很多重要发现，但是，像自闭症这种复杂的精神疾病，用小鼠的类自闭症状模型能否模拟人类的自闭症情况仍令人困惑。因此，在非人灵长类中建立自闭症模型对脑科学与脑疾病的研究非常重要。
直到2016年，他们成功构建了世界首个在神经系统中特异性过表达MeCP2基因的转基因食蟹猴模型，并进行了长期的体征观察和大量行为学测试，发现转基因猴与MeCP2倍增综合征患者的临床表型非常相似。这为实验室此后深入研究自闭症病理及探索治疗干预方法奠定了重要基础。这一成果获得了当年科技部评选的“中国科学十大进展”。
2017年11月，体细胞克隆猴“中中”“华华”的成功诞生，被誉为“世界生命科学领域的里程碑式突破”，它也正式开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。而这一关键转折使神经科学国家重点实验室迎来了另一项重磅成果。
神经所研究员张洪钧长期从事生物节律与衰老疾病研究。2016年，团队通过敲除节律基因BMAL1，得到了5只生物节律紊乱的疾病猴。但由于它们睡眠紊乱、抑郁等症状严重程度不一，首批节律紊乱猴不适合作为成熟的动物模型用于疾病干预。随着体细胞克隆猴“中中”“华华”的诞生，张洪钧与孙强第一时间启动了生物节律紊乱猴的克隆工作。
仅过了一年，他们便应用高难度的体细胞核移植技术，成功建立了世界首批遗传背景一致且无嵌合现象的生物节律紊乱体细胞克隆猴模型。
在蒲慕明看来，实现批量化、标准化创建疾病克隆猴模型，可以为脑认知功能研究、重大疾病早期诊断与干预及药物研发提供最为理想的动物模型。这也意味着，它将有助于实验室缩短攻克脑疾病诊断与治疗的研究进程。
从制度延续到“软环境”创新
2020年5月28日至31日，蒲慕明、杜久林等连着熬了4天的夜，从每晚9点到次日凌晨1点，进行跨4个时区的视频会议。参会的有来自美国加州理工学院、哈佛大学、纽约大学、斯坦福大学、德国马普神经科学研究所、法兰西公学院、香港城市大学、香港科技大学和北京大学等高校科研机构的10位院士。这是研究组长接受的定期的国际学术评估。
这一国际化的科研评估体系，是2003年神经所在全国科研院所中率先引入的。由国际一流的神经生物学家组成国际评估组，结合匿名同行通讯评审意见、研究组长现场汇报考评、研究生座谈等提出评审意见。评审委员会针对每一位组长的进展，向神经所递交书面评审报告。对新晋的研究员4年评审一次，第一次为中期评审。通过两次评审后晋升为高级研究员，但仍需每6年评审一次。
对此，已是神经科学国家重点实验室副主任的仇子龙曾不由得感叹：“再好的实验条件和启动资金，都不抵评价机制能够给出的时间与空间的自由。”
神经所党委书记王燕表示，神经所成立之初的目标，不仅仅是做一流的科研，还要做一块改革的“试验田”，要实施与国际接轨的运行管理机制，从而创造出不同于国内传统科研机构的制度环境与学术氛围。
神经科学国家重点实验室成立时，也全面吸收了研究所的体制机制。除了国际评审制度，实验室还坚持研究生轮转制、年度考核制和双导师制等。
有延续，也有创新。
“在神经科学国家重点实验室建立的一系列青年人才培养政策中，2016年起专设的青年创新激励基金就在年轻人当中建立了很好的口碑。”仇子龙介绍说。
对于实验室的助研、在站博士后或者在读研究生来说，个人项目6万~10万元/年，团队项目10万~20万元/年，连续两年，这样的支持力度已属于高级别的资助项目。而且，为了鼓励自主创新和自由探索，申请的课题内容可以不在实验室原有方向之内。这在调动年轻科研人员的原创积极性方面作用显著。
同时，神经科学国家重点实验室还推出了颇具特色的青年神经科学工作者论坛。论坛邀请实验室和非实验室的青年科研人员，以主题报告或海报的形式展示自己的工作。为调动青年科研人员参与的积极性，论坛工作委员会从去年开始还建立了“理事会”制度，藉此丰富论坛活动的形式，培养理事人员的工作组织能力，构建自己的科研网络。
该论坛的初衷是为了给成长中的科研人员营造一个自由的学术交流与合作的软环境。“交叉合作是学科发展的大势所趋，更是神经所的文化基因。”仇子龙笑言，“‘合作’这两个字，听了十几年，都快听出茧来了。”
从接受教诲到感同身受，“不合作就出不了好工作”已经成为神经所和实验室成员心中的学术信仰。
https://t.cn/A6bo0Swo
本世纪，人类理解自我的终极疆域在脑科学。
它不仅关乎着人类的健康与福祉，而且关乎着生命存在形态的巨大颠覆。所以，脑科学已经成为了大国的“必争之地”。
过去三十多年，中国的神经科学研究从蹒跚学步的“孩童”，成长为意气风发的“少年”，神经科学国家重点实验室就诞生在那关键的转折之中……
从“可遇”到“有求”
20世纪90年代被称为“脑的10年”，在此之前，神经科学基础研究与临床应用已取得一系列成果。为了探索人脑奥秘，攻克各种脑疾病，开发人工智能技术，欧美国家纷纷开始制订脑科学研究的长远战略计划，并宣布21世纪将是“脑科学时代”。
然而，神经科学在中国起步晚、体量小，成长之路颇为艰难。1999年，国际著名神经生物学家蒲慕明回国创建了一个全新体制的研究所——中国科学院神经科学研究所（以下简称神经所），我国的神经科学研究也迎来了新的发展时期。
2000~2005年是神经所的“起步期”。在这个阶段，研究所建立了7个高水平课题组。他们连续独立承担国家“973”计划的基础前沿项目，“神经发育与可塑性研究”团队还荣获2011年度中国科学院杰出科技成就奖（集体奖）。神经科学国家重点实验室主任杜久林表示，神经所在当时国内生物学研究领域起到了标杆性的作用。
接下来的十年，是神经所关键的“成长期”。2007年，神经科学国家重点实验室随之诞生，并与研究所同成长、互支撑。
有了神经所打下的基础，神经科学国家重点实验室很快确立了神经发育与可塑性领域的优势地位，并大幅度吸纳了一批优秀的研究组长，也由此拓展了实验室的研究方向。
杜久林介绍，目前，神经科学国家重点实验室一半的科研力量聚焦在神经信息处理，另一个重要分支则是神经疾病机理。前者以研究脑功能的神经基础为主要任务，后者则为脑疾病诊断与治疗提供机理研究。
随着研究方向的拓展，神经科学国家重点实验室正一步步实现成为国际主要神经生物学研究基地之一的目标。
过去，基础科学的创新发现常常是“可遇而不可求”，但实验室要想获得更多重大突破，就必须“有求才可遇”。
“当年神经所最先把PI制带到国内，是因为中国的神经科学研究整体实力还很薄弱。一个个小而精的课题组自由探索、百花齐放，让星星之火得以燎原。”在杜久林看来，经过了十几年的发展，国内脑科学研究水平有了质的突破，“这时候，我们需要调整研究模式，主动对接国家重大战略需求”。
他告诉《中国科学报》，除了脑疾病研究外，神经科学国家重点实验室的最新出口是类脑智能研究。神经科学与智能技术的交叉融合，将是人类社会未来几十年发展中最重要的学科方向之一，也是神经科学国家重点实验室的重点培育方向。
2012年起，神经科学国家重点实验室成员作为项目负责人及主要力量，承担了中科院首批启动的5个B类战略性先导科技专项之一的“脑功能联结图谱”，并在此基础上作为主要力量组建了“中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心”。
杜久林认为，正是这种“有求”的模式让神经科学国家重点实验室更注重顶层设计和前瞻布局，通过聚集多个实验室、多学科的力量，以团队模式来攻克脑科学领域的重大难题。
从“小动物”到“非人灵长类”
在生物科学的发展历程中，模式动物实验平台起着重要作用。
“不同于其他领域，脑科学研究的特点之一是模式动物的物种跨度极大，从线虫、果蝇、斑马鱼，到小鼠、大鼠，再到非人灵长类，包括狨猴、食蟹猴和恒河猴。”杜久林介绍说。
神经科学国家重点实验室的模式动物平台“应有尽有”，尤其是非人灵长类模式动物平台十年磨一剑的努力，为实验室的长远发展奠定了重要基础。
2008年，神经所所长蒲慕明做了一个十分冒险的决定——开展以非人灵长类为主要模式动物的研究。
一直以来，研发脑疾病药物用的是传统小鼠模型，但小鼠和人种间距离相差甚远。创建灵长类研究这一平台的初衷，就是为了让生理和大脑结构都与人更接近的猕猴成为理想的模式动物。
不久之后，蒲慕明又提出要攻克克隆猴技术。体细胞克隆猴技术，即利用猴的体细胞复制出相同个体。只有产生了遗传基因完全一致的大批猴群，才能避免个体间差异对实验的干扰。
蒲慕明认定，这一平台的打造会是中国脑科学研究在国际上抢占领先地位的关键环节。
可是，灵长类实验的成本高得惊人。为了让这个没钱、没地、没人的“三无”平台得以起步，在没有任何国家项目支持的情况下，蒲慕明动用了当时几乎全部的所长基金来支持猴场建设。他还大胆起用了当年名不见经传的大学讲师孙强来担任平台主任，负责灵长类动物生殖与发育和模式动物构建研究。
2009年，蒲慕明召集孙强与刚刚回国的仇子龙开始讨论用非人灵长类模型专门研究脑疾病，经过团队反复论证，他们确定了用MECP2转基因的方法建立第一个自闭症的非人灵长类模型。
仇子龙表示，此前，科学家虽然通过在小鼠中引入与人类自闭症相关的突变，在研究自闭症基因突变如何影响大脑发育方面已经有很多重要发现，但是，像自闭症这种复杂的精神疾病，用小鼠的类自闭症状模型能否模拟人类的自闭症情况仍令人困惑。因此，在非人灵长类中建立自闭症模型对脑科学与脑疾病的研究非常重要。
直到2016年，他们成功构建了世界首个在神经系统中特异性过表达MeCP2基因的转基因食蟹猴模型，并进行了长期的体征观察和大量行为学测试，发现转基因猴与MeCP2倍增综合征患者的临床表型非常相似。这为实验室此后深入研究自闭症病理及探索治疗干预方法奠定了重要基础。这一成果获得了当年科技部评选的“中国科学十大进展”。
2017年11月，体细胞克隆猴“中中”“华华”的成功诞生，被誉为“世界生命科学领域的里程碑式突破”，它也正式开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。而这一关键转折使神经科学国家重点实验室迎来了另一项重磅成果。
神经所研究员张洪钧长期从事生物节律与衰老疾病研究。2016年，团队通过敲除节律基因BMAL1，得到了5只生物节律紊乱的疾病猴。但由于它们睡眠紊乱、抑郁等症状严重程度不一，首批节律紊乱猴不适合作为成熟的动物模型用于疾病干预。随着体细胞克隆猴“中中”“华华”的诞生，张洪钧与孙强第一时间启动了生物节律紊乱猴的克隆工作。
仅过了一年，他们便应用高难度的体细胞核移植技术，成功建立了世界首批遗传背景一致且无嵌合现象的生物节律紊乱体细胞克隆猴模型。
在蒲慕明看来，实现批量化、标准化创建疾病克隆猴模型，可以为脑认知功能研究、重大疾病早期诊断与干预及药物研发提供最为理想的动物模型。这也意味着，它将有助于实验室缩短攻克脑疾病诊断与治疗的研究进程。
从制度延续到“软环境”创新
2020年5月28日至31日，蒲慕明、杜久林等连着熬了4天的夜，从每晚9点到次日凌晨1点，进行跨4个时区的视频会议。参会的有来自美国加州理工学院、哈佛大学、纽约大学、斯坦福大学、德国马普神经科学研究所、法兰西公学院、香港城市大学、香港科技大学和北京大学等高校科研机构的10位院士。这是研究组长接受的定期的国际学术评估。
这一国际化的科研评估体系，是2003年神经所在全国科研院所中率先引入的。由国际一流的神经生物学家组成国际评估组，结合匿名同行通讯评审意见、研究组长现场汇报考评、研究生座谈等提出评审意见。评审委员会针对每一位组长的进展，向神经所递交书面评审报告。对新晋的研究员4年评审一次，第一次为中期评审。通过两次评审后晋升为高级研究员，但仍需每6年评审一次。
对此，已是神经科学国家重点实验室副主任的仇子龙曾不由得感叹：“再好的实验条件和启动资金，都不抵评价机制能够给出的时间与空间的自由。”
神经所党委书记王燕表示，神经所成立之初的目标，不仅仅是做一流的科研，还要做一块改革的“试验田”，要实施与国际接轨的运行管理机制，从而创造出不同于国内传统科研机构的制度环境与学术氛围。
神经科学国家重点实验室成立时，也全面吸收了研究所的体制机制。除了国际评审制度，实验室还坚持研究生轮转制、年度考核制和双导师制等。
有延续，也有创新。
“在神经科学国家重点实验室建立的一系列青年人才培养政策中，2016年起专设的青年创新激励基金就在年轻人当中建立了很好的口碑。”仇子龙介绍说。
对于实验室的助研、在站博士后或者在读研究生来说，个人项目6万~10万元/年，团队项目10万~20万元/年，连续两年，这样的支持力度已属于高级别的资助项目。而且，为了鼓励自主创新和自由探索，申请的课题内容可以不在实验室原有方向之内。这在调动年轻科研人员的原创积极性方面作用显著。
同时，神经科学国家重点实验室还推出了颇具特色的青年神经科学工作者论坛。论坛邀请实验室和非实验室的青年科研人员，以主题报告或海报的形式展示自己的工作。为调动青年科研人员参与的积极性，论坛工作委员会从去年开始还建立了“理事会”制度，藉此丰富论坛活动的形式，培养理事人员的工作组织能力，构建自己的科研网络。
该论坛的初衷是为了给成长中的科研人员营造一个自由的学术交流与合作的软环境。“交叉合作是学科发展的大势所趋，更是神经所的文化基因。”仇子龙笑言，“‘合作’这两个字，听了十几年，都快听出茧来了。”
从接受教诲到感同身受，“不合作就出不了好工作”已经成为神经所和实验室成员心中的学术信仰。
https://t.cn/A6bo0Swo
基因编辑再设限 基因疗法会受影响吗
2020-09-15 08:18:54 来源: 科技日报 作者: 陈曦
“基因编辑对人类而言是一项革命性的技术，未来人类通过这项技术，可以攻克很多现在难以治愈的疾病，甚至这种基因编辑技术将改变我们的星球。”南开大学药物化学生物学国家重点实验室特聘研究员、博士生导师帅领感慨地说。
不过近日，一个国际委员会发布报告称，可遗传人类基因组编辑（HHGE）当前还达不到安全、有效地应用于人类的相关标准，各国在决定是否批准这类技术进入临床应用前，应展开广泛的讨论并进行严格监督。据《科学》杂志报道，该报告强调的是，基因编辑不能用来编辑人类胚胎，至少不能将编辑过的胚胎用于生育目的。
此报告发布后，引起了广泛关注，目前全世界很多生物技术公司都在进行基因疗法的研发，有些甚至已经进入临床，这个报告是否会影响基因疗法的发展？
基因编辑是基因疗法关键一环
“基因编辑技术已经有半个多世纪的历史，但真正发展起来，是伴随着被称为‘基因魔剪’的CRISPR基因编辑技术的出现。”帅领介绍，以前的基因编辑是需要DNA双链的同源重组，需要物理化学的办法让DNA双链断裂，这种断裂的概率很低，同源重组的概率也就很低。
CRISPR是原核生物基因组内的一段重复序列，是生命进化历史上细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器。帅领解释说，病毒能把自己的基因整合到细菌，利用细菌的细胞工具，为自己的基因复制服务。但细菌为了防止病毒的侵入，清除入侵病毒的外来基因，自身会进化出DNA的切割机制，也就是CRISPR-Cas9系统，利用这个系统，细菌可以不动声色地把外源病毒基因从自己的基因组上切除。
“利用Cas9蛋白，人类改良了基因编辑技术，能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA，从而能对基因进行定点切断或改变。这就大大提高了基因编辑的准确度和效率。”帅领说，之前的基因编辑都是通过基因诱变，最终的产物无法把握，而应用CRISPR就可以做精准的基因修饰。
“基因编辑听起来或许比较‘高冷’，但其实平时我们从医生那里听到的基因疗法就是应用了基因编辑技术。”帅领说，目前，基因编辑技术被广泛地应用于医疗领域，其中最先应用的领域就是治疗血液病。
“不过基因编辑并不等于基因疗法。基因疗法是一种通过修饰人类基因来治疗或治愈疾病的技术，需要很多生物技术共同完成，比如细胞培养、免疫疗法、基因载体等，但是基因编辑是基因疗法中的一个不可或缺的关键一环。”帅领解释道。
编辑体细胞不涉及伦理争议
报告里反复强调，“人类胚胎的基因组一旦被编辑，除非有确切证据显示精准改变基因组能带来可靠结果，且不会导致意想不到的变化，否则不应该用于生育。”“这种‘设计婴儿’涉及伦理和多种技术问题——编辑人类胚胎的主要危险在于会出现意想不到的‘脱靶效应’，且这些DNA变化在胚胎植入母体前无法检测到。”
“之所以目前不能编辑人类胚胎的基因组，主要是伦理问题。”帅领说，人的胚胎受精后，14天就会发育出神经细胞，理论上就是一个人了，原则上就不能进行改造处理。在临床上曾经有针对异常胚胎进行基因编辑的实验研究，严格说也是打了个擦边球。
“还有就是脱靶效应，比如我们想删除A基因，但是最终删除的是B基因，这个问题目前还无法很好地解决。”帅领介绍。
“此外，所有生命现象都是多基因、多网络的复杂调控过程，以目前人类对基因的研究，还不能完全准确地了解每个基因的用途。”目前对人类胚胎的基因编辑主要用于研究目的，比如2017年，美国俄勒冈健康与科学大学（OHSU）研究人员利用CRISPR技术，对大批单细胞胚胎的DNA进行了基因编辑，编辑后的胚胎没有植入子宫，只是通过实验证明，在纠正导致遗传性疾病的缺陷基因过程中，CRISPR技术既安全又高效。
“任何技术应用于临床，都应先进行很好的安全性评估。”帅领说，目前的基因疗法针对人的体细胞进行基因编辑，比如人体组织、脏器等，不是用来产生一个人，就不会涉及到伦理问题。
“其实基因编辑并不可怕，可怕的是拿人类胚胎进行基因编辑。”帅领认为。
基因载体和免疫排斥仍是未解难题
在过去半个世纪里，基因疗法吸纳了几乎所有生物技术的成果，它为肿瘤和遗传病等疾病的临床治疗带来了新的选择。
“脱靶效应只是基因编辑目前无法解决的难题，基因疗法涉及到更多的技术，各个环节都有一些困难需要解决。”帅领介绍。
比如，基因疗法往往需要载体的帮助才能将治疗性基因输送到特定的组织和器官中，因此理想的载体也是基因疗法的关键。“常用的基因治疗载体分为病毒载体和非病毒载体两大类。”帅领介绍，其中，病毒载体运用得比较广泛，主要包括逆转录病毒（RV）、慢病毒（LV）、腺病毒（ADV）以及腺相关病毒（AAV）等。据统计，已经上市的基因疗法产品中，有13款是基于病毒载体的，只有3款是基于非病毒载体的。
病毒载体还存在着诸如插入诱变、致癌，免疫反应和炎症加剧等风险。此外，病毒载体的大规模生产存在较高的技术壁垒。而非病毒载体虽然具有低免疫原型、低成本、易规模化等优点，有更好的临床应用前景，但还存在较多未解决的问题，如转染效率低、细胞毒性大、靶向性不高等。
“在完全实现基因编辑临床治疗之前，需要解决包括如何实现高递送效率，如何实现高容量载体并且实现高效递送，以及如何提供瞬时高表达的载体等一系列问题。”帅领说。
此外，免疫反应也是基因疗法的一大难题。任何时候进入人体的异物，都会遭到免疫系统的攻击，被基因疗法修正的细胞也不例外，这使得疗效降低。寻找一个适当的病毒注射量，既能躲过免疫系统攻击，又能产生治疗效果，也成为科学家们努力的方向。
尽管目前难度还很大，但是基因疗法前景广阔。帅领举例表示，比如有些先天性耳聋是基因导致的，可以通过基因修饰治疗这种疾病，目前在小鼠身上已经取得成功。此外由于肿瘤存在特异性，很难通过某种药物治疗。目前主要是以外科手术为主，但是很难切除干净，容易复发。如果通过基因疗法，从根本上清除导致癌变的基因，就能实现治愈的目的。
“如果说20世纪是药物治疗的时代，那21世纪是细胞和基因疗法共存的时代。”帅领表示，虽然编辑人类胚胎存在各种限制，但对于基因疗法的发展，我们应充满信心。
2020-09-15 08:18:54 来源: 科技日报 作者: 陈曦
“基因编辑对人类而言是一项革命性的技术，未来人类通过这项技术，可以攻克很多现在难以治愈的疾病，甚至这种基因编辑技术将改变我们的星球。”南开大学药物化学生物学国家重点实验室特聘研究员、博士生导师帅领感慨地说。
不过近日，一个国际委员会发布报告称，可遗传人类基因组编辑（HHGE）当前还达不到安全、有效地应用于人类的相关标准，各国在决定是否批准这类技术进入临床应用前，应展开广泛的讨论并进行严格监督。据《科学》杂志报道，该报告强调的是，基因编辑不能用来编辑人类胚胎，至少不能将编辑过的胚胎用于生育目的。
此报告发布后，引起了广泛关注，目前全世界很多生物技术公司都在进行基因疗法的研发，有些甚至已经进入临床，这个报告是否会影响基因疗法的发展？
基因编辑是基因疗法关键一环
“基因编辑技术已经有半个多世纪的历史，但真正发展起来，是伴随着被称为‘基因魔剪’的CRISPR基因编辑技术的出现。”帅领介绍，以前的基因编辑是需要DNA双链的同源重组，需要物理化学的办法让DNA双链断裂，这种断裂的概率很低，同源重组的概率也就很低。
CRISPR是原核生物基因组内的一段重复序列，是生命进化历史上细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器。帅领解释说，病毒能把自己的基因整合到细菌，利用细菌的细胞工具，为自己的基因复制服务。但细菌为了防止病毒的侵入，清除入侵病毒的外来基因，自身会进化出DNA的切割机制，也就是CRISPR-Cas9系统，利用这个系统，细菌可以不动声色地把外源病毒基因从自己的基因组上切除。
“利用Cas9蛋白，人类改良了基因编辑技术，能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA，从而能对基因进行定点切断或改变。这就大大提高了基因编辑的准确度和效率。”帅领说，之前的基因编辑都是通过基因诱变，最终的产物无法把握，而应用CRISPR就可以做精准的基因修饰。
“基因编辑听起来或许比较‘高冷’，但其实平时我们从医生那里听到的基因疗法就是应用了基因编辑技术。”帅领说，目前，基因编辑技术被广泛地应用于医疗领域，其中最先应用的领域就是治疗血液病。
“不过基因编辑并不等于基因疗法。基因疗法是一种通过修饰人类基因来治疗或治愈疾病的技术，需要很多生物技术共同完成，比如细胞培养、免疫疗法、基因载体等，但是基因编辑是基因疗法中的一个不可或缺的关键一环。”帅领解释道。
编辑体细胞不涉及伦理争议
报告里反复强调，“人类胚胎的基因组一旦被编辑，除非有确切证据显示精准改变基因组能带来可靠结果，且不会导致意想不到的变化，否则不应该用于生育。”“这种‘设计婴儿’涉及伦理和多种技术问题——编辑人类胚胎的主要危险在于会出现意想不到的‘脱靶效应’，且这些DNA变化在胚胎植入母体前无法检测到。”
“之所以目前不能编辑人类胚胎的基因组，主要是伦理问题。”帅领说，人的胚胎受精后，14天就会发育出神经细胞，理论上就是一个人了，原则上就不能进行改造处理。在临床上曾经有针对异常胚胎进行基因编辑的实验研究，严格说也是打了个擦边球。
“还有就是脱靶效应，比如我们想删除A基因，但是最终删除的是B基因，这个问题目前还无法很好地解决。”帅领介绍。
“此外，所有生命现象都是多基因、多网络的复杂调控过程，以目前人类对基因的研究，还不能完全准确地了解每个基因的用途。”目前对人类胚胎的基因编辑主要用于研究目的，比如2017年，美国俄勒冈健康与科学大学（OHSU）研究人员利用CRISPR技术，对大批单细胞胚胎的DNA进行了基因编辑，编辑后的胚胎没有植入子宫，只是通过实验证明，在纠正导致遗传性疾病的缺陷基因过程中，CRISPR技术既安全又高效。
“任何技术应用于临床，都应先进行很好的安全性评估。”帅领说，目前的基因疗法针对人的体细胞进行基因编辑，比如人体组织、脏器等，不是用来产生一个人，就不会涉及到伦理问题。
“其实基因编辑并不可怕，可怕的是拿人类胚胎进行基因编辑。”帅领认为。
基因载体和免疫排斥仍是未解难题
在过去半个世纪里，基因疗法吸纳了几乎所有生物技术的成果，它为肿瘤和遗传病等疾病的临床治疗带来了新的选择。
“脱靶效应只是基因编辑目前无法解决的难题，基因疗法涉及到更多的技术，各个环节都有一些困难需要解决。”帅领介绍。
比如，基因疗法往往需要载体的帮助才能将治疗性基因输送到特定的组织和器官中，因此理想的载体也是基因疗法的关键。“常用的基因治疗载体分为病毒载体和非病毒载体两大类。”帅领介绍，其中，病毒载体运用得比较广泛，主要包括逆转录病毒（RV）、慢病毒（LV）、腺病毒（ADV）以及腺相关病毒（AAV）等。据统计，已经上市的基因疗法产品中，有13款是基于病毒载体的，只有3款是基于非病毒载体的。
病毒载体还存在着诸如插入诱变、致癌，免疫反应和炎症加剧等风险。此外，病毒载体的大规模生产存在较高的技术壁垒。而非病毒载体虽然具有低免疫原型、低成本、易规模化等优点，有更好的临床应用前景，但还存在较多未解决的问题，如转染效率低、细胞毒性大、靶向性不高等。
“在完全实现基因编辑临床治疗之前，需要解决包括如何实现高递送效率，如何实现高容量载体并且实现高效递送，以及如何提供瞬时高表达的载体等一系列问题。”帅领说。
此外，免疫反应也是基因疗法的一大难题。任何时候进入人体的异物，都会遭到免疫系统的攻击，被基因疗法修正的细胞也不例外，这使得疗效降低。寻找一个适当的病毒注射量，既能躲过免疫系统攻击，又能产生治疗效果，也成为科学家们努力的方向。
尽管目前难度还很大，但是基因疗法前景广阔。帅领举例表示，比如有些先天性耳聋是基因导致的，可以通过基因修饰治疗这种疾病，目前在小鼠身上已经取得成功。此外由于肿瘤存在特异性，很难通过某种药物治疗。目前主要是以外科手术为主，但是很难切除干净，容易复发。如果通过基因疗法，从根本上清除导致癌变的基因，就能实现治愈的目的。
“如果说20世纪是药物治疗的时代，那21世纪是细胞和基因疗法共存的时代。”帅领表示，虽然编辑人类胚胎存在各种限制，但对于基因疗法的发展，我们应充满信心。
联合国安理会压倒性否决了美国提交的延长对伊朗武器禁运的提案。在15个安理会理事国中，中国俄罗斯投下反对票，包括美国亲密盟友在内的11个国家弃权，除了美国仅有一票表示支持。这不仅是安理会对霸权主义肆意妄为的否决，更是对国际法尊严的捍卫。
美国政府不择手段企图延长对伊武器禁运背后，根本目的是彻底摧毁伊核协议这个21世纪的重要多边外交成就。美国政客们，别再沉溺于“唯我独尊”的霸权狂想了，睁眼看一看现实世界吧：天下苦美久矣 https://t.cn/R0F49aT
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