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基因治疗的伦理:问题与争议
基因治疗可以分为体细胞基因治疗、生殖细胞基因治疗和增强细胞基因治疗。体细胞基因治疗(somatic cell gene therapy)是应用体细胞基因工程技术将某个基因植入人体,从医学上校正该病人的遗传缺陷。因为,许多遗传病是由于缺乏某个基因、基因异常或缺陷而引起的,通过体细胞基因治疗植入那个基因到细胞内,可治疗基因缺乏、异常和缺陷。生殖细胞基因治疗(germ-line gene therapy)是将外源正常基因转入精子、卵子或受精卵,矫正有缺陷的基因而达到治疗遗传病的目的。理论上讲,生殖细胞基因治疗既可治疗遗传病患者,又可使其后代不再患这种遗传病,是一种使遗传病得到根治的方法。与生殖细胞基因治疗相关的是增强细胞基因治疗 ( enhancement gene therapy) 或增强基因工程。增强基因工程可改变体细胞的遗传物质,也可以改变卵子、精子或早期胚胎细胞的遗传物质,从纠正疾病基因变为改变人的正常特性。目前,由于技术的发展和伦理争议,一些体细胞基因治疗已应用于临床或进入临床研究阶段。生殖细胞基因治疗及与其相关的增强细胞基因治疗则尚未开展。
一、 体细胞基因治疗的伦理争议
体细胞基因治疗首先发展于美国。在这里遇到的最初的伦理争论关涉到这种与一般的治疗有较大区别的治疗方式的正当性。一些科学家认为,体细胞基因治疗是目前疾病治疗技术的一种自然的、合乎逻辑的延伸。 而生命伦理学家则主要考虑到技术的安全性,基因干预的潜在的利弊,该研究的参与者参与机会的公正性,研究参与者知情同意的真实性以及参与者的隐私和医学信息保密等等。伦理学家的着眼点在于生命伦理学的一些基本伦理原则:有利原则、尊重原则、自主性原则、知情同意原则、保密原则和公正原则。但对这些原则如何进行应用却有一个实践和争议的过程。[1]
当体细胞基因治疗在细胞培养中和动物模型上进行了较多的基因治疗试验研究后,就基因治疗是否很快就可以试用于病人而言,生命伦理学家讨论的首要问题在于体细胞基因治疗预期或潜在的利弊。批评者认为,由于体细胞基因治疗还存在相当程度的不确定性,在治疗中所使用的被修饰的病毒载体的安全性问题还没有确定。病人的细胞可能重新整合病毒的基因,逆转录病毒不能准确到达靶细胞里的靶基因进行替代,理论上也存在逆转录病毒激活或刺激致癌基因的可能危害。[2]但更多的学者认为,这种治疗方法仅仅影响非生殖细胞,被改变的遗传物质不会遗传给后代,被遗传修饰的体细胞产物类似病人服用的药物。体细胞基因治疗中使用的一些技术与其它广泛应用的医学干预相似,并且具有侵袭性小、排斥少的优点。除此以外,他们还认为,如果一些疾病可以用副作用小且费用合理的其它方法治疗,那么就应根据对病人有利之原则,选择其它治疗方法,体细胞基因治疗只用于那些遗传病、癌症、艾滋病等难治的疾病。[3]
由于伦理问题不断出现,争论也较激烈,研究者在将体细胞基因治疗方式应用到临床时,应当比应用心脏移植、试管婴儿等技术还要审慎和仔细。80年代初,在非常缺乏临床基因治疗研究的证据的情况下,美国的科学家便对病人进行了临床基因治疗的尝试。由于试验结果不明显,且并没有进行伦理论证,因而这一做法受到了广泛的谴责。美国的体细胞基因治疗因此几乎停顿了10年。在对严重的综合性免疫缺陷疾病(SCID)病人的最初基因治疗实验获得一些对临床有益的研究结果之后,得到伦理审查的第一个体细胞基因治疗才应用到了人类,它的最初的草案经历了3年的讨论才得到批准。有关的伦理争论在这之前几乎持续了20年。[4]
1999年9月,一个令人痛心的事件给生命伦理学界带来了新的思考。美国费城18岁的格辛戈患了一种遗传性疾病----良性鸟氨酸基转移酶(OTC)缺陷症。这种鸟氨酸代谢失调的疾病本可以通过营养和药物得以控制。但他却到宾夕法尼亚大学人类基因治疗研究所接受基因治疗的临床I期试验,这也是该研究所的第18位和最后一位受试者。在试验中,由威尔森(James Wilson)领导的研究小组将包含外源性治疗基因的腺病毒载体颗粒(最大剂量)注入到他的肝脏内。第二天,格辛戈病情加重,血氨急剧攀升,夜间开始昏迷不醒。4天后,由于强烈的免疫排斥反应,格辛戈的多个器官衰竭而死亡。
这是第一例直接因体细胞基因治疗而死亡的临床试验。在2000年1月份的一次听证会上,格辛戈的父亲说:“这是一场本可以避免的灾难。我儿子事先并没有被告诉有什么严重的危险(包括试验用的猴子的死),他被诱导并错误地相信这次人体实验是有利于他的。”自愿受试者是受一个病人咨询网站吸引而来的。该网站把这项基因治疗方案称为“非常低的剂量和可喜的结果”的方案。
这个事件既关涉到以前人们熟知的受试者知情同意的伦理问题,也涉及到过去人们常常忽略的研究者和受试者之间的利益冲突、研究者的科研责任。可以确定的是,这个事件不但不是一个负责任的临床试验研究,而且充满了误导和欺骗。首先这个试验不应该应用于人体,因为在预备研究时猴子有类似反应,有些已经死亡。以前一位病人仅输入了较低剂量病毒,就发生了肝损害。而网站公布的信息不但并未提及预备研究时动物的反应,反倒承诺试验能及早得到结果,且使用的病毒剂量很低,最后的同意书也未提及猴子死亡等相关事实。本来,参与基因治疗的知情同意书所包括的内容应经由伦理审查委员会详细讨论,并且受到公众的审查。但研究者却有意对美国国家卫生研究院(NIH)重组DNA顾问委员会隐瞒了向受试者肝内注射病毒载体这一事实。
这个事件的伦理问题已不仅仅是采取何种步骤来确保受试者真正的知情自愿的同意,而是研究者作为科学家的责任以及研究者和受试者之间的利益冲突。科学家在研究中的责任以及研究者和受试者之间的利益冲突,近年来已引起生命伦理学界的关注和讨论。科学家在研究中的责任包括:科学家的诚信、对科学中不当行为的监控及科学家的责任等重要问题。从科学进步的角度来讲,向受试者提供重要的事实,包括他们疾病的真实情况、治疗方法、研究中采用的方法、研究的利弊等对于科学研究者来说是一个挑战,但从科学是为人类服务这个目的和科学、人类的尊严本身来看,科学家的诚信和社会责任非常重要,绝不能抛弃。
本事件中的当事人威尔森拥有一个公司,这个公司对他实验室中的发现拥有专利权。这就是说,他和他的同事在这项技术的知识产权的诱惑下,违反科研伦理进行了这次体细胞基因治疗试验。这时试验中所包含的研究者的经济利益,可能与受试者的生命利益产生冲突。而研究者不但没有避开这些利益冲突,反倒向受试者隐瞒了真相。利益冲突是由经济发展所引发的一种新的生命伦理问题。企业为实验提供巨大的经济支持的同时,也就给科研注入了活力。然而企业对科研领域的控制, 却能够使某些科学家和科研机构逐渐失去自己的独立性,造成一些科研人员的科研伦理观念受到侵蚀,科研诚信受到损害。[5]利益冲突也包括科学进步与公众利益、企业利益之间冲突等等。目前生命伦理学界所捍卫的是病人或受试者的根本利益,所强调的是对人体试验研究中各种利益的分析和解决。鉴于体细胞基因治疗研究的这一不良事件,威尔森所在的美国宾夕法尼亚大学人类基因治疗研究所的研究已被停止。但体细胞基因治疗研究这一事件已作为典型案例得到了持续的讨论,这一事件加深了我们对基因治疗伦理的认识,也推动了生命伦理学理论研究的深化。
二、生殖细胞基因治疗的伦理争议
生殖细胞基因治疗正处于试验研究之中,尚未进入临床人体应用阶段。但在美国,相关的伦理讨论从50、60年代就开始了。有人认为,那时就可以进行改变人类生殖细胞基因的治疗,也有人则认为需待技术的改进和完善之后才能进行。1992年9月,尼尔博士向NIH审查委员会提交了有关生殖细胞的自发突变和诱导突变的伦理问题的提案,提出及早讨论伦理问题可以降低风险,做好准备。一旦技术突破,生殖细胞基因治疗可行,那么预先的伦理讨论对于合理的监督政策的制定便奠定了良好的基础。[6]
生殖细胞基因治疗可能在这些临床病例下得到应用: 当妻子和丈夫都是隐性遗传病患者时,那么他们的后代就可能全部患有相同的遗传病。当夫妻是隐性遗传病基因的携带者时,那么他们的后代中有25%携带的基因可能是正常的,50%可能与他们的父母携带同样的遗传病基因,25%可能是该遗传病患者。在妊娠前三个月里,某种确诊的遗传病能够使胎儿遭受严重的不可逆的脑损伤,且没有其它可知的办法可以对宫内的胎儿进行基因修复。某个确诊的遗传病影响患有该病的父母身体上许多不同部位的不同细胞类型,而体细胞基因治疗只能治疗某一特定细胞类型,生殖细胞基因治疗则可以在早期进行而影响各种细胞,可能是预防该病遗传给未来后代的唯一可行的方法。
赞成生殖细胞基因治疗的科学家认为,生殖细胞基因治疗可能是预防基因缺陷所致的特殊生物体损伤的唯一方法。它比体细胞基因治疗技术还要成功,因为它所需的技术突破是基因置换或基因修复。体细胞基因治疗技术使用的是基因添加的方法,这种方法所使用的功能正常的基因和原先功能异常的基因都被保留在靶细胞中。而生殖细胞基因治疗技术使用的基因置换或基因修复的方法则避免了这种风险,而且它还能彻底消除生殖细胞显性遗传病。[7]
赞成生殖细胞基因治疗的学者还从父母的角度论证: 父母希望他们的子女以及子女的后代免于出生时就患有遗传病,免于出生后采用体细胞基因治疗。父母也希望免除因可能传递给后代相关的遗传病而面临的各种困难的抉择。父母为子女的健康做出的任何一个真诚的决定都应受到道德和法律的保护。[8]
这种赞成生殖细胞基因治疗的论证遭到了许多反驳,反驳的理由基于技术负效应,即一旦技术上发生问题,这种负效应便是严重且不可纠正的。因为技术的不可预测的负效应,不仅影响受试者,而且还将影响他们的后代。针对父母可以为后代子女的健康做出决定的伦理辩护,反对者则从后代人权的角度进行了反驳,认为后代有从父母那里继承没有被人工干预的“遗传财产” 的道德权利,即使父母的目的是为了使后代免受疾病的困扰。任何事物本质上都受一定约束,即使是最仁慈的行为也不能超越这个限制。[9]
生殖细胞基因治疗如果成功,可一次性祛除患者和后代的遗传病或癌症等绝症,这样好的技术似乎不应放弃。但我们要考量的是技术层面的负效应是什么,是否不可预测,不可纠正。当一个技术尚未成熟到可以应用于人类研究或治疗,人们就应等待它的基础研究的继续发展。研究人员和保健人员的职能有探究治疗和预防人类疾病的新方法的自由,但生殖细胞基因治疗只有真正具有了预防遗传缺陷和治疗遗传疾病的功能后,才能与医学的目的相一致,才能临床应用于人体。我们也希望伦理层面的探讨继续进行,并且指导技术的发展。
2002年末,联合国教科文组织国际生命伦理委员会公布了技术和伦理层面的论证结果:就技术层面而言,人们还无法修正遗传缺陷,该领域的研究进展也很有限。一个主要的障碍就是对基因的表达难以把握,外来遗传物质的任意结合很可能在细胞层面造成无法想象的影响及对胚胎、胎儿和儿童的成长造成伤害。在伦理层面,担忧“以治疗为目的”的基因治疗和“改进正常的特征”的增强基因工程之间的区别很模糊,未来的知识和技术很可能把目标放在干预“好”和“坏”的人类特征上,这将提出一些基本的道德问题。[10]联合国教科文组织伦理委员会及大多数国家的伦理准则建议,可以使用植入前诊断和选择性放弃一个具有遗传病的胚胎,而不进行生殖细胞的基因改造。这就是说,不伤害受试者、患者及后代是起码的道德底线。
三、增强细胞基因治疗的伦理争议
增强细胞基因治疗不是真正意义上的纠正疾病基因,而是改变人的正常特性,一般称为增强基因工程。增强基因工程可分为与健康相关的增强和与健康不相关的增强。与健康相关的增强:如增强免疫力,提高免疫系统抵御功能,促进健康。相关的伦理问题包括:基因增强仅仅应用于知情同意的成年人吗? 父母在道德上可以为了他们的孩子的利益而接受基因增强吗? 增强应该适用于所有的人,抑或只能施惠于那些能承受费用的人? 生殖细胞基因增强在道德上是否可以接受等等。与健康无关的增强例子如:为使儿子长成一个高个子篮球运动员,父母可要求把一个生长激素基因植入他们正常生长的儿子的体细胞内,或植入自己的生殖细胞内。改变人的肤色、发色、智力、性格甚至道德观念也是与健康不相关的增强的主要内容,对这样的增强,存在的伦理争议更多,更复杂。
无论是与健康相关的增强和与健康不相关的增强,只要不是出于技术滥用的目的,将生殖细胞增强基因工程用于种族清洗、创造优势人种、创造非人生物等,我们可以肯定这是现代人对后代人施以的“善行”。但正如某学者指出的那样;“我们为未来人作决定,完全是出于善良的目的,是为了使未来人类拥有一种有价值的品质。然而,这一点非但不能构成为他人作决定的理由,反而只能表明是一种“善良的”强制。这是因为:它违背了伦理学上最基本的为任何人所享有的自决权的原则。它对人的尊严与基本的人权都是一种严重的侵害。在干预生殖细胞或受精卵基因的过程中,未来人类的基因配置是由父母、医生或国家决定的,而个体的人仅仅是前者所决定与创造的结果。其次,正常情况下,任何一个人的遗传特征均归因于其父母遗传物质的组合的偶然性,是自然随机配置的结果,换言之,是由上天或上帝决定的。现在,如果我们通过基因技术对人的遗传基因进行人为的干预,这无疑意味着是医生或研究人员要扮演上帝的角色。[11]
许多生命伦理学学者对上面的观点提出疑问:许多后代人出生和后代人的许多方面都是由父母在医生的帮助下决定的,父母在医生和高科技的帮助下已做过了许多善事。应用高新生殖技术的医生或研究人员已经扮演“上帝”的角色,而且还在继续扮演上帝的角色。一个学者还用儒家哲学论证他的观点。他认为从儒家的“天道就是仁道”,“智以辅仁”的思想推断,只要一个知识或技术是出于好意,儒家就认为应该欢迎和支持。[12]当然,有一种观点认为未来世纪的人要求何种权利是未知的。没有人知道许多世纪以后的人们对于权利问题持何种观点。也可能他们完全拒斥权利的要求或不需要权利或对权利不感兴趣。换言之,未来时代的价值和信念体系将会不同于、甚至迥然不同于我们。对这些观点,值得思考的是:医疗保健的仁术和“仁者”扮演“上帝”可以到什么程度?人类对基因操纵的终级标准究竟是什么?
有学者对怎样界定有价值的品质提出争议,认为用增强细胞基因工程去产生增强效应不好操作,因为无法确定增强什么,什么是增强的标准。有学者还用老年化作为案例说明:老年化进程究竟是一种疾病还是一种正常状况,医学家认为也难以分辨。因此用遗传学方式延长生命,其意义就难以确定。就算人们会按一定的价值观去增高、增智,社会也会产生由这些价值观导致的不平等和歧视。[13]
看来,就与健康无关的增强基因工程而言,绝对的科学自由和个人自由的观点是不合宜的。而且,从目前增强基因工程的技术进展来看,人们还无法确知大多数行为特性与基因及环境因素之间的相互作用。应当说,人类的许多行为心理特征都是基因与环境共同作用的结果,尤其人的智力、运动能力、艺术能力更是如此。因此,试图用改变生殖细胞或体细胞的某个基因来实现这种增强,应该说是很难成功的。即便这样的增强细胞工程在某种程度上得以实现,我们就可以因为尊重父母在生殖上有提高后代的“生命质量”这个“特权”而左右后代的“开放性未来”吗?况且我们连这个“开放性的未来”是有利于他还是不利于他都无法确定,就对他的遗传基因进行这种干预,把风险和后果强加于这个未来的人,这在伦理上当然是不能接受的。
【参考文献】
[1]王延光:《中国当代遗传伦理研究》,北京理工大学出版社,2003年11月,第 18—28页。
[2]邱仁宗等 :《生命伦理学概论》,中国协和医科大学出版社,2003年,第156页。
[3]孙慕义:《新医学伦理学概论》哈尔滨出版社,1995年第141页。
[4]张大庆,体细胞基因治疗中的伦理学问题,《医学与哲学》1996年,第3期。
[5]陈元方等《生物医学研究伦理学》,中国协和医科大学出版社,2003年9月,第77页。
[6]LeRoy Walters, Julie Gage Palmer,The Ethics of Human Gene Therapy, Oxford University Press, 1997,P60.
[7]Hans-Martin Sass, Copernican Challenge of Genetic Prediction in human Medicine,1988。
[8]LeRoy Walters, Julie Gage Palmer,The Ethics of Human Gene Therapy, Oxford University Press, 1997,P70.
[9]邱仁宗,人类基因工程和未来时代的责任(上)《医学与哲学》,1996(6),第285~286页。
[10]联合国教科文组织国际生命伦理委员会,“关于胚胎植入前基因诊断和生殖细胞干预的报告” 《医学与哲学》,2004年(10),第11页。
[11]甘绍平, 基因工程伦理的核心问题. 哲学动态. 2001,(1):第33-35页。
[12]张新庆,“基因治疗在中国”,《中英生命伦理学研讨会论文集》2004年8月。
[13]邱仁宗,人类基因工程和未来时代的责任(上)《医学与哲学》,1996(6),第285~286页。
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20世纪后期,生物工程迅速发展,给人类生活
带来了巨大的变化。有人说,生物工程给人类带来
了更大的希望,也有人说,它也会相应给人类带来灾
难。学者们众说纷纭,褒贬不一。其中,植物转基因
工程更是如此。
植物转基因工程就是指通过基因枪等基因工程
手段,将一种或几种外源基因转移到原本不具有这
些基因的植物体内,并使之有效表达,产生相应性
状,这种具有相应性状的植物称之为转基因植物。
1983年,第一例转基因植物———转基因烟草问
世。从此,转基因植物的研究就以惊人的速度发展,
人类看到了更大的希望。1986年,抗虫和抗除草剂
的转基因棉花首次进入田间实验,此后转基因植物
在全球范围内飞速发展,种植面积不断扩大,给人类
带来了非常明显的经济效益。在这同时,人类也注
意到了它可能潜在着的一系列危害,即可能对环境
产生不利影响,影响到生物多样性的保护和持续利
用,并且对人类健康也可能有潜在的危害。
1 转基因植物的利用
植物转基因工程的目的旨在通过导入有用的外
源基因,获得转基因植物,用于植物的改良和有效成
分的生产。目前在抗除草剂、抗虫、抗病、控制果实
成熟以及植物生物反应器等方面已获得了一系列令
人鼓舞的成果。
1.1 抗除草剂的转基因植物
化学除草剂在现代农业中起着十分重要的作
用,理想的除草剂必须具有高效、广谱的杀草能力,
而对作物及人畜无害。但这样的除草剂成本越来越
高,通过转基因技术,在作物中导入抗除草剂基因,
获得抗除草剂作物,就能有效地解决这些问题,提高
经济效益,使除草剂的应用更加方便。据报道,现已
成功地获得了转aro A基因的番茄、油菜、大豆、杨
树等,在田间试验中表现出对除草剂的良好抗性。
1.2 抗虫的转基因植物
虫害对农业生产的危害非常严重,如能在植物
体内转入抗虫基因,使植物获得抗虫性,增加对虫害
的抵抗力,将对农业生产具有重要意义。基于这个
目的,人们现已成功地将苏云金芽孢杆菌(Bacillus
thurigiensis)的B.t毒蛋白基因转入了烟草、番茄、马
铃薯、甘蓝、棉花、杨树等植物,使这些植物获得了抗
虫性。
1.3 抗病的转基因植物
据报道,将烟草花叶病毒(TMV)、黄瓜花叶病毒
(CMV)、马铃薯X和Y病毒(PVX和PVY)、大豆花
叶病毒(SMV)、苜蓿花叶病毒(AIMV)等病毒的外壳
蛋白基因导入不同的植物体后,这些植物均获得了
对相应病毒的抗性,这有望应用于农业生产。
1.4 抗逆的转基因植物
68
小分子化合物(如脯氨酸、甜菜碱、葡萄糖等)与
植物忍受环境渗透胁迫的能力有关,人们若能将与
脯氨酸或甜菜碱等合成有关的酶的基因克隆后转入
植物,有望提高植物对干旱和盐碱等逆境的抗性。
有报道说,人们现已成功地将相关基因转入了烟草、
苜蓿、马铃薯等植物,使它们获得了对不同逆境的抗
性。
1.5 植物生物反应器生产药物蛋白
生物反应器(bioreactor)是指利用生物系统大规
模生产有重要商业价值的外源蛋白质,用于医疗保
健和科学研究。将不同的基因转入植物,可使转基
因植物产生植物抗体、口服疫苗、植物药物和人类蛋
白质等。据报道,到目前为止,人们已成功地获得了
4种具有潜在医疗价值的植物抗体。
2 转基因植物存在的潜在风险
2.1 转基因作物对生态环境的潜在风险
在耕地上栽种那些实验室里培育出来的转基因
植物可能会对生态环境造成许多负面影响,转基因
植物对非目标生物可能造成危害,转基因植物通过
基因漂变对其它物种也可能产生有害影响。
2.2 对人类健康的潜在危害
转基因食品里的新基因可能对消费者造成健康
威胁,因为转基因植物是在传统植物接受了动物、植
物、微生物的基因的基础上形成的,所以很可能对人
类健康产生影响。人们正在关注这样一些问题:毒
性问题、过敏反应问题、对抗生素的抵抗作用问题、
营养问题等。
3 展望
20世纪末生物技术取得了突飞猛进的发展,其
涉及面之广、进展之快乃前所未有。从1986年美国
批准第一个转基因作物进行大田试验,至1999年4
月,已有4987个转基因作物被批准进行大田试验。
自1994年至1999年五年间转基因农作物的种植面
积增加了23倍多。美国的转基因抗虫棉花的种植
面积已占其棉花总种植面积的13%。
从发展趋势看,转基因植物将向多元化发展,例
如品质改良、高产、抗逆(抗旱、抗寒、抗低光照、耐盐
碱、耐瘠薄等)的基因工程发展。
随着转基因技术的深入发展,人们也将把转基
因植物应用到医药化工领域,建立基因工厂,从而利
用转基因植物生产各种化工原料和药品,摆脱传统
化工厂对日益短缺的化工原料的依赖和生产过程中
对环境的严重污染。
在21世纪,科学技术更加透明,更加公平,人们
需要更多、更大的知情权,所以,国际社会对这个问
题给予了极大关注,各国政府也高度重视。争论本
身就是推动社会前进的动力。通过争论,弄清是非,
避免破坏性后果的发生,这将推动科学技术沿着健
康的道路发展前进。
任何科学技术都不应该滥用,但也不能扼杀能
给人类和社会创造巨大财富的技术成果。在应用植
物转基因工程技术中,人类应该像对待其它科学技
术一样,扬长避短,全面、理性地看问题,把握尺度,
使植物转基因工程更加健康地发展,造福全人类。
基因工程的利弊
基因工程的利与弊说
【摘要与前言】
基因工程技术,在医药及农业上应用广泛。这项尖端科技加上最近突破性的生殖科技,却引发人们极大的隐忧及争论。
生物学家在一百多年前就知道,生物的表征遗传自其亲代。生物细胞的细胞核,含有染色体,组成分为DNA。DNA含有四种碱基(简称A、T、C、G)。这些碱基在DNA中看似杂乱无章,但它们的排列顺序,正代表遗传讯息。每三个碱基代表一种胺基酸的密码。基因就是这些遗传密码的组合,亦即代表蛋白质的胺基酸序列。每个基因含有启动控制区,以调控基因的表达。
基因工程是一项很精密的尖端生物技术。可以把某一生物的基因转殖送入另一种细胞中,甚至可把细菌、动植物的基因互换。当某一基因进入另一种细胞,就会改变这个细胞的某种功能。基因工程对于人类的利弊一直是个争议的问题,主要是这项技术创造出原本自然界不存在的重组基因。但它为医药界带来新希望,在农业上提高产量改良作物,也可对环境污染、能源危机提供解决之道,甚至可用在犯罪案件的侦查。但它亦引起很大的忧虑与关切。当此科技由严谨的实验室转移至大规模医药应用或商业生产时,我们如何评估它的安全性?此项技术是否可能因为人为失控,反而危害人类健康并破坏大自然生态平衡?
【正文】
观点:辨证的看待基因工程的利与弊
一.基因工程可用来筛检及治疗遗传疾病。
遗传疾病乃是由于父或母带有错误的基因。基因筛检法可以快速诊断基因密码的错误;基因治疗法则是用基因工程技术来治疗这类疾病。产前基因筛检可以诊断胎儿是否带有遗传
疾病,这种筛检法甚至可以诊断试管内受精的胚胎,早至只有两天大,尚在八个细胞阶段的
试管胚胎。做法是将其中之一个细胞取出,抽取DNA,侦测其基因是否正常,再决定是否把此胚胎植入母亲的子宫发育。胎儿性别同时也可测知。
但是广泛的基因筛检将会引起一连串的社会问题。如果有人接受基因筛检,发现在某个年龄将因某种病死亡,势必将会极度改变他的人生观。虽然基因筛检可帮助医生更早期更有效地治疗病人,但可能妨碍他的未来生活就业。譬如人寿保险公司将会要求客户提供家族健康数据,如心脏病、糖尿病、乳癌等,而针对高危险群家族成员设定较高的保费。保险公司可由基因筛检资料预知客户的预估寿命。这些人可能因而得不到保险的照顾,也可能使这些人被公司老板提早解聘。
二.基因工程配合生殖科技——全人类的震撼
基因筛检并不改变人的遗传组成,但基因治疗则会。科学家正努力改变遗传病人的错误基因,把好的基因送入其中以纠正错误。因为这是在操作生命的基本问题,必须格外小心。首先须划分医疗及非医疗的行为。医疗行为目的在治病,非医疗者如想提高孩子的身高、智慧等。选择胎儿性别也是非医疗行为,不能被接受,但是遇到某些性连遗传的疾病,选择胎儿的性别就是可被接受的医疗行为。另一项须区分的,就是体细胞(somatic cell)或生殖细胞(germ-line cell)的基因操作。体细胞的基因操作只影响身体的体细胞,不影响后代。但卵子、精子等生殖细胞之基因操作,会直接影响后代,目前基因工程禁止直接用在生殖细胞上。
三.基因治疗法——遗传病人的福音
目前医学界正在临床试验多种遗传病的基因治疗法。最早采用基因治疗的是一种先天免疫缺乏症,又称气泡男孩症(bubble-boy disease),患病婴幼童因为腺脱胺(adenosine deaminase)基因有缺陷,骨髓不能制造正常白血球发挥免疫功能,必须生活在与外界完全隔离的空气罩内。最新的治疗法是由病人骨髓分离出白血球的干细胞,把正常的酵素基因接在经过改造不具毒性的反录病毒(retrovirus),藉此病毒送入白血球干细胞,再将干细胞送回病人体内,则病人可产生健康的白血球获得免疫功能。这项临床试验,在美国的女病童证明很成功。
另一种较便捷的治疗法亦在实验中,纤维性囊肿(cystic fibrosis)在英国平均每两千人中就有一人罹患此症。病人无法制造形成细胞膜氯离子通道的蛋白。此蛋白分布于分泌性细胞的胞膜上,控制氯离子的运输,使黏液畅通。病人体内因缺乏此蛋白,体内浓黏液堆积阻塞肺部通道,甚至发炎死亡。为了治疗此病,目前正在发展新方法,将正常基因加入雾状喷剂中,病人可借着吸入喷剂,使基因进入肺细胞产生蛋白,达到治疗目的。
四.农林渔牧的应用——生态环保的顾虑
目前全世界正重视发展永续性农业(sustainable agriculture),希望农业除了具有经济效益,还要生生不息,不破坏生态环境。基因工程正可帮忙解决这类问题。基因工程可以改良农粮作物的营养成分或增强抗病抗虫特性。可以增加畜禽类的生长速率、牛羊的泌乳量、改良肉质及脂肪含量等。
英国爱丁堡科学家已经可以使绵羊分泌含有人类抗胰蛋白(α-1-antitryspin)的羊奶。抗胰蛋白可以治疗遗传性肺气肿,价格很昂贵。若以后能由羊奶大量制造,将变得很便宜。但是目前以基因工程开发培育基因转殖绵羊的过程,仍是很费时费钱的。
基因转殖的细菌用处也很大,如改造细菌可以消化垃圾废纸,而这些细菌又可成为一种
蛋白质的营养来源。基因转殖的细菌可带有人类基因,以生产医疗用的胰岛素及生长激素等。
其实基因工程在农业上的应用,在某些方面而言并不稀奇。自古以来,人们即努力而有计划地进行育种,譬如一个新种小麦,乃是经过上千代重复杂交育成的。目前的小麦含有许
多源自野生黑麦的基因。农人早在基因工程技术发明以前,就知道将基因由一种生物转移至另一生物。传统的育种也可大量提高产量。但是传统的育种过程缓慢,结果常常难以预料。基因工程可选择特定基因送入生物体内,大大提高育种效率,更可把基因送入分类上相差很远的生物,这是传统的育种做不到的。不久,在美国即将有基因工程培育出来的西红柿要上市了。这种西红柿含有反意基因(antisense gene),能使西红柿成熟时不会变软易烂。
基因工程也生产抗病抗虫作物,使作物本身制造出“杀虫剂”。如此农夫就不需费力喷洒农药,使我们有健康的生活环境。也可培育出抗旱耐盐作物以适合生长在恶劣的环境下,如此可克服第三世界的粮食短缺问题。但是,会产生“杀虫剂”的作物,也可能对大环境有害,它们或许会杀死不可预期的益虫,影响昆虫生态的平衡。在高盐的沼泽地种植基因工程育成的作物,可能会干扰了生态系统。假如热带作物改造得可以于温带地区生长,可能会严重伤害开发中国家的经济,因为农作物水果的输出是他们的主要收入。最近更逐渐发现危害作物的害虫,已经慢慢地演化,以抵抗基因转殖作物所产生的「杀虫剂」了。基因工程培育的鱼,也引起一连串的问题。目前已送两个基因到鲤鱼中,一是生长激素,一是抗冻蛋白(antifreeze protein)。若有人不小心或刻意地把这些鱼放入自然环境的河、湖中,将会严重影响自然界的鱼群生态。
五.基因转殖动物——爱护动物人士的关切
基因转殖动物对于生物医学研究,真是一大恩赐。科学家现在可将基因送入实验室的老鼠,以研究基因的表达调控功能。也可以把实验动物的某个基因刻意破坏,培育出患有类似人类遗传疾病的动物,以利治疗方法的探讨。美国一家公司已经培育出一种基因转殖老鼠,它在数个月大时会长出癌瘤,此项发明正在申请专利。但是爱护动物人士已表示严重关切,他们认为应该限制基因工程技术如此折磨虐待实验动物。
(注:基因工程的应用并不只有以上部分,我只对以上部分发表个人观点。)
【结语】
不久的将来,基因工程技术仍只限于转殖少数的基因,如此培育出来的生物仍将是我们熟悉的生物。但是有很多疾病及生物特征是由多数基因决定的,而且基因常常不是独立行使功能,它们会受环境的影响。譬如一组基因会造成某人罹患气喘,但症状受生活的环境影响很大。一个人罹患糖尿病的机率,也与环境因子(饮食条件)息息相关。一个天才钢琴家的音乐天赋包括听力及灵敏的双手巧妙地配合,这跟他的遗传基因、童年音乐的启发、生活环境等都有关连。所以我们在还未了解基因与环境因子的互动关系前,还不能奢望创造出具有超高智商的人,或是利用基因筛检法筛选出具有特殊天赋的孩子。
21世纪是基因工程技术蓬勃发展的时代,基因工程的兴起是生物革命的必然结果,尽管基因工程的隐忧及争论众说纷纭,但其给人带来的好处是显而易见的。希望随着生物界的不断发展,使基因工程的安全性得到保证,让人们在生活的各个方面都能感受基因工程给人类带来的利益。
基因工程技术的现状和前景发展
【摘要】从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术,经过30多年来的进步与发展,已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言,生物学将成为21世纪最重要的学科,基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。
【关键词】基因工程技术;前景;现状
一、基因工程应用于植物方面
农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。农作物生物技术的目的是提高作物产量,改善品质,增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。
由于植物病毒分子生物学的发展,植物抗病基因工程也也已全面展开。自从发现烟草花叶病毒(TMV)的外壳蛋白基因导入烟草中,在转基因植株上明显延迟发病时间或减轻病害的症状,通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力,已用多种植物病毒进行了试验。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面,也已取得很大进展。植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战,耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系)也已获得成功。植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长,从而免受低温的冻害并正常地生活在寒冷的极地中。将这种抗冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来,导入植物体可获得转基因植物,目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。
随着生活水平的提高,人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。实践证明,利用基因工程可以有效地改善植物的品质,而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域,近几年利用基因工程改良作物品质也取得了不少进展,如美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因,成功地导入到马铃薯中,培育出高蛋白马铃薯品种,其蛋白质含量接近大豆,大大提高了营养价值,得到了农场主及消费者的普遍欢迎。在花色、花香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究。
二、基因工程应用于医药方面
目前,以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快的产业之一,发展前景非常广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。在很多领域特别是疑难病症上,基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子,在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。
目前,应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试,并进入临床验证阶段;专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制,它可有目的地寻找并杀死肿瘤,将使癌症的治愈成为可能。由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂,最终解决了从剪切、分离到吞食肝细胞内肝炎病毒,修复、促进肝细胞再生的全过程。经4年临床试验已在全国面向肝炎患者。此项基因学研究成果在国际治肝领域中,是继干扰素等药物之后的一项具有革命性转变的重大医学成果。
三、基因工程应用于环保方面
工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力,已成为人们十分关注的问题。基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4种菌体基因链接,转移到某一菌体中构建出可同时降解4种有机物的“超级细菌”,用之清除石油污染,在数小时内可将水上浮油中的2/3烃类降解完,而天然菌株需1年之久。也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢杆菌、且表达成功。它能钉死蚊虫与害虫,而对人畜无害,不污染环境。现已开发出的基因工程菌有净化农药的DDT的细菌、降解水中的染料、环境中有机氯苯类和氯酚类、多氯联苯的工程菌、降解土壤中的TNT炸药的工程菌及用于吸附无机有毒化合物(铅、汞、镉等)的基因工程菌及植物等。90年代后期问世的DNA改组技术可以创新基因,并赋予表达产物以新的功能,创造出全新的微生物,如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR技术全部克隆出来,再利用基因重组技术在体外加工重组,最后导入合适的载体,就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株,从而大大地提高降解效率。
四、前景展望
由于基因工程运用DNA分子重组技术,能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体,具有新奇遗传性状的新型产物,增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用,对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以,各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用,抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家,更应当加速发展,切不可坐失良机。
但是,任何科学技术都是一把“双刃剑”,在给人类带来利益的同时,也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物,它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等,甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造;还有,克隆技术如果不加限制,任其自由发展,最终有可能导致人类的毁灭。还有,尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害,但不等于说转基因动植物就是十分安全的,毕竟这些东西还是新生事物,需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样,是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状,或消除原来的不利性状,但常规育种是通过自然选择,而且是近缘杂交,适者生存下来,不适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围,人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境,还缺乏知识和经验,按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以,我们要在抓住机遇,大力发展基因工程技术的同时,需要严格管理,充分重视转基因生物的安全性。
【参考文献】
[1]楼士林,杨盛昌,龙敏南,等.基因工程[M].北京:科学出版社,2002.
[2]李庆军,董艳桐,施冰.植物抗虫基因的研究进展[J].林业科技,2002,27(2):22 26.
这还有一篇
摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。
关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响
随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。
一、生物与基因科技
生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。
(1)基因改造作物(genetic modified organism)
科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?
(2)基因检测(Genetic testing):
基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。
(3)基因治疗(gene therapy):
科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。