返老还童将成真,斯坦福教授解说“生命编程”技术-搜狐科技   如果有一天,艾滋病、乙肝等从地球上消失。   如果有一天我们可以根治癌症。   如果秃头、肥胖、近视都能够被治疗。   如果有一天,我们可以返老还童。   世界会不会更加美好?   探长获悉基因编辑和干扰技术有望将这些梦想都变成现实,于是潜入腾讯WE大会,聆听了斯坦福大学Lei Stanley Qi(亓磊)教授关于“编程生命”的演讲。   (基因编辑领域专家、斯坦福大学生物工程系和化学与系统生物学系助理教授亓磊)   我们可以把人体看成一台DNA的计算机,一台生命信息的计算机。   基因的基本形态是DNA,DNA编码了RNA,RNA又编码了蛋白,蛋白产生了复杂的功能。基因信息的横向流动构成了我们的生命,在每一个人体内都有这样的DNA、RNA和蛋白的分子,一旦这种信息流动出错,我们就会得病。   人类的疾病其实可以简单的分成两类,一种是人体获得了不该得到的东西造成的疾病,第二种是你丢掉了一些需要的东西造成的疾病。   那么,如果我们能像计算机一样,给人体添加一些按纽:比如说其中一个按纽是“更改”,当按下这个按纽的时候任何发生错误的DNA就会发生自动的修复,帮助我们纠正这些疾病;再比如另外一个按纽“删除”,可以帮助我们删除不想要的基因,如感染的病毒;另外还有打开或者是关闭基因的按纽,帮助我们调整这些基因的功能。   如果有一天,我们可以做到上述这样的“生命编程”,那么很多疾病我们将不再感到害怕。   生命编程真的可以实现吗?   1. CRISPR(基因剪刀)   很幸运的是,最近几年出现了一项新的技术叫做CRISPR(基因剪刀),它是生物工程师眼中的希望,是人们用来攻克难以治愈疾病的希望。CRISPR是什么呢?简单来说,它就像一把剪刀,一把DNA的分子手术刀,可以帮我们精准的剪切基因的某一个位置。   CRISPR有两大主要功能:一个是GPS,另一个是剪刀。它由一个蛋白和RNA构成。这个特殊的蛋白叫做Cas9,是从细菌中发现的,它在细菌中可以精确的把它不喜欢的病毒给剪切掉去除。而这个精确性来自于与Cas9结合的RNA,叫做向导RNA。   (CRISPR 基因剪刀)   向导RNA,就像一个卫星导航系统,可以把这把分子剪刀带到对应的基因位置,而它寻找DNA的方式是非常简单的,就是我们所熟知的互补原理。这就形成整个生命编程的基础,我们可以通过设计不同的向导RNA,来设计不同的GPS,告诉这个剪刀跑到不同的位置来编辑基因,通过编辑我们可以插入一个基因,删除一个基因,或者是修改一个错误的基因。   在2012年,当亓磊还在伯克利做博士生的时候,他和他的导师在一起研究时发现:CRISPR基因编辑虽然非常强大,但是有时也会犯错,而如果这种错误发生在人的生殖细胞里,就会传给后代,形成新的遗传病,而且很难逆转,于是,他们开始思考一种不必去修改基因序列,但同时又能改变基因功能的方法。   (CRISPRi也有风险)   2. CRISPRi(基因开关)   伴随着这个想法,他们发明了一种新的技术,叫做CRISPRi(基因开关),i指的是干扰。简单的说,CRISPRi是去除了剪刀的功能,所以不会对DNA造成任何的损伤,但是却保留了GPS的功能,能够精准地跑到某个基因的位置,并不会剪掉它,而是改变它的表达方式。   (CRISPRi 基因开关)   人的基因组是有2万多个基因构成的,这些基因细微的差异和不同的表达构成了我们个体的差异,当该表达的基因不表达,或者是不该表达的基因表达的时候我们就会得病,而这些疾病可以通过CRISPRi来修复。   假想一下,CRISPRi就是一把把的钥匙,它可以让我们用来精确的开关基因组里的很多基因,比如说我们可以用CRISPRi关掉一些造成疾病的风险性基因,像糖尿病、近视眼和癌症,同时我们可以用这把钥匙打开一些对我们有有益的基因,比如说打开一个增强免疫力的基因。   在实验室里,我们可以使用很多把这样的钥匙,同时在人的细胞里打开关闭上百个基因,达到非常复杂的生命编程的过程。让我们再看看有哪些应用吧:   用生命编程治疗遗传病   遗传病的根本是由于遗传的DNA发生了错误,我们可以把它进行修整。   生物工程师现在正在使用这些基因编程的工具,来针对很多种不同的遗传病寻找解决的方案,像通常见到的秃头,这是遗传造成的,而肥胖、近视是由遗传和环境一起造成的。   这些都可以在将来某一天通过基因编程的方式彻底修改掉,我们再也不必要担心得这些毛病。   用生命编程的方式治疗艾滋病   我们听过最可怕的疾病应该就是艾滋病了。HIV病毒感染人的免疫系统,并且长时间的潜伏在里面,造成免疫系统的缺失,这就是艾滋病。   目前,治疗艾滋病的主要方式是通过控制HIV的传播,以及延缓HIV的发作,非常昂贵,而且并不能从根本上消灭HIV。   根据麻省大学医学院的研究,我们有望用生命编程的方式根治HIV,利用Cas9 CRISPR技术将造成艾滋病的HIV病毒序列从细胞基因组里删除掉,就能让HIV病毒从病人体内永久消失。而如果每个人都进行这样的生命编程,那么HIV就会从地球上永远的消失,人们再也不用担心将来得艾滋病。   用生命编程的方式治疗乙肝   同样的方法也可以用于乙肝病毒。数据统计,中国得乙肝病毒的病人数量超过全世界其他国家的总和。   乙肝病毒也是一种DNA病毒,它长期的潜伏在我们的肝细胞里,并通过这种潜伏影响我们的肝脏功能,甚至造成肝癌。既然是DNA病毒就可以通过DNA编程的方式加以修改、删除,这样乙肝病毒就再也不存在我们的体内,世界上再也没有乙肝的携带者。   用生命编程的方式治疗癌症   目前治疗癌症的方法也比较单一,主要是手术切除或者是大剂量的化疗,这些方法也是治标不治本,而且非常痛苦。   有一种方案就是编程我们的免疫系统,大家知道免疫系统是我们身体的一道防线,免疫细胞就像警察一样帮助我们去除那些我们有害健康的东西。   但有个问题是免疫细胞会游走于全身各个器官,对于很多器官造成不必要的伤害!      通过生命编程的方法,我们也能解决这个问题。我们可以编程免疫细胞,让它们变得非常精准,只去杀死需要杀死的癌细胞,比如让免疫细胞只进入到肺部,这样对于肺癌的病人只会进入到肺部去杀死这些肺癌细胞,而不会进入到身体的其他任何器官,不会造成“误伤”。   用生命编程的方式返老还童   最近,亓磊的团队和斯坦福医学院临床医生合作,使用编程的方式来解决骨再生的问题。大家知道,老年人和糖尿病患者的骨头一旦受损修复是非常漫长的。那么,解决的方案就是编程干细胞,让干细胞短时间内快速再生出高质量的骨头。   而他们的实验发现,在小鼠体内本来不可以再生的骨头,通过两周时间内快速再生出高质量的骨头。   同样的方法也可以适用于更复杂的器官,比如说再生心脏,让心脏重新恢复功能,甚至可以让人们返老还童。如果把年轻小鼠的血打入到年老的小鼠体内,它就会恢复认知能力和青春,年轻小鼠血里面有一些东西可以帮助年老的老鼠,这就是所谓的“返老还童”吧。   如果说IT行业在一条高速公路上已经飞速前行了30年的话,那么生物科技也即将驶入这条高速路,虽然说现在速度不是很快,但是加速度很大,那么在将来它必将一样高速行使。   生命编程的未来与生物工程师的愿景   在演讲的最后,亓磊教授提到:“基因编程的方式目前正处于起点,但是它却能帮助我们克服很多的疾病,包括癌症、老年痴呆、传染病和器官损伤,要想让这个成功,不仅需要生物工程师的存在,也需要产业的存在,需要有一个完整的生物科技产业不停的创新,不停的支持将科技转化为临床、转化为医学,并且与医学完美的结合。”   作为一个生物工程师,亓磊也曾在面对太多未知的东西迷茫过,但有一段深深的影响了他,也描述了很多生物工程师的愿景:“Heal the Hurt, Reverse the Time, Change the Fate”(医治伤患、逆转时间、改变命运!)