解码者 珍妮弗·杜德纳 基因编辑的历史与未来

推荐序 高福 中国科学院院士 新冠肺炎大流行进一步深化了人类文明的数字化进程：信息数据实时采集、数字会议智能升级、计算能力不断增强，人工智能依赖“代码”完成了对社会形态的革新与重塑。与此同时，信息化与数据共享的“零”时差又给人类社会带来了严重的负面影响，人们没有时间安静思考，躯干走得太快以至于灵魂没有跟上。新冠肺炎疫情期间的“信息流行病”，科学家受到攻击，错误信息、不实信息充斥在正确信息中，我们被“障目”，我们大脑的CPU（中央处理器）的逻辑链接受到干扰，“代码”受到严重挑战。在一定程度上，我们人类本身的构成，也可以被视为一套代码——生命密码。达尔文、孟德尔、摩尔根、沃森、克里克……诸位先锋用无尽的好奇勇敢地迎接每一次尝试。在我看来，珍妮弗·杜德纳足以位列其间，堪称生命密码破解者。得知美国著名传记作家沃尔特·艾萨克森为其挥毫，我甚为欣喜。他以此细述基因编辑开拓者的荆棘历程，发掘诺贝尔奖背后的真实故事，记录引领科学的迭代突破，书中甚至涵盖激烈的学界竞争，直面科学发现的**现场。2020年，斯德哥尔摩的市政厅首度迎来了女性科学家组合斩获诺贝尔奖，那是两朵铿锵玫瑰——珍妮弗·杜德纳和埃玛纽埃勒·沙尔庞捷。这一次，瑞典皇家科学院院长在宣布获奖者时说：“今年的诺贝尔化学奖与重写生命密码有关，这些基因剪刀将生命科学带入了新时代。” 这不仅将助力抗癌疗法和抗感染（病毒）技术的研发，而且使遗传疾病和罕见病的治愈成为可能。或许难以想象，如此卓著的功勋实际*初源自地球生命诞生起就不断积累进化的竞赛——细菌与病毒的斗争。细菌将“犯罪分子”的异己成分刻画进自己的生命密码，当再次遇到嫌犯时，就启用基因魔剪——快速识别并将其清除。这是细菌耗费30亿年与病毒作战而建立的精密系统——CRISPR-Cas系统。CRISPR就是细菌储存病毒感染罪证的代码，而Cas是这把魔剪，二者配合铸就了细菌对抗病毒的一道免疫防线。同样精明的病毒为了打赢这场战争，进化出抗CRISPR系统，来击破这道防线。这场斗争好似“猫鼠游戏”，双方的免疫系统在其中抗衡。而人类发明疫苗与免疫接种仅仅百年（尽管免疫的原理就在那里，但人类的觉醒认知滞后），疫苗已经帮助人类消灭了天花和动物的牛瘟，新冠肺炎疫情期间又帮助我们保护了无数生命。但是相较于细菌的免疫“策略”，人类发明的免疫接种还是“小学生”。读这样的传记故事，就是给我们提供未来科学研究的思路，在征服病原的道路上扎实走好每一步。有考古学家认为，人类起源至今有300万年，而微生物游弋了至少34亿年，甚至有免疫学家认为，人类仅是微生物的交通工具。在我们傲慢地以地球统治者身份自居之时，可能并未意识到谁才是初来乍到的无名小卒。借助科学工具，我们不断探求微生物的生存之道，创制疫苗、研发新药，试图在人类疾病与健康的较量中占据主动。我们若止步不前，墨守成规，迅速进化的微生物将再次抢占上风。幸运的是，近年科学家从微生物中学到的CRISPR-Cas系统已经成功治疗多种单基因疾病，基于基因编辑技术开发的新的癌症疗法也正在临床试验中。此外，衍生的疾病检测工具也极大开拓了该技术的应用前景。这套“基因魔剪”在CRISPR先锋者的接力下日夜打磨，更加精巧、锋利。科学发现、技术创新中*重要的是“包容”（tolerance）与“韧性”（resilience）。在范内瓦·布什先生《科学——无尽的前沿》报告中，大量篇幅论述了科学研究的自由必须得到保障，政府的稳定资金投入就是对科研工作者*大的包容与支持。从培养下一代科学家的角度讲，为了做出突破性发现，导师会为学生打造自由试错的安全空间，让学生适应挫折，进而审视方案、调整方法，继续开创探索，让他们既有独立变通的能力，又不乏锲而不舍的精神，也就是韧性。另外，学术界的认可历来崇尚从0到1的突破。合作与竞争原本是一种常态，二者是“孪生兄弟/姐妹”。人类社会进步依靠科学，而科学遵循4C原则，即竞争（competition）、合作（corporation）、交流（communication）、协调（coordination）。像牛顿、爱因斯坦那样只身窥探科学原理的时代已然过去，在生命科学领域，团队合作与体系传承必不可少。生命密码的破解，“基因魔剪”的发现与应用，也并非珍妮弗·杜德纳一人之功。沃尔特·艾萨克森尽可能全面公正地展现了科学研究的另一面——竞争。从某种程度上讲，我们应该为此感到欣慰，科学难题的破解不再是压在个别人身上的重担，而是有更多有志者冲进赛道，共同开拓无尽的前沿。诚然，人非圣贤，在高强度的压力下，在荣誉和利益面前，每个人都在主观上放大自己的价值。借用范内瓦所讲：无论是在和平时期还是战争年代，科学都只是以团队中一员的身份贡献于国民之福祉。在我看来，学术创新需要长远规划、自由探索、全面合作，而过度的竞争压力、渴望功成名就带来的负面效应则可能与科学研究的原初本质相悖。其中一例，便是“基因编辑婴儿”的诞生。事发后，百名科学家联名呼吁：潘多拉魔盒已经打开，在不可挽回之前，关上它。这正是4C原则中的“交流”与“协调”发挥了重要作用。人类在没有很好地解决科学伦理与生物伦理问题之前，对任何“盲动”都需要进行认真、冷静的再思考。书中援引拉姆齐的《制造出的人——基因控制伦理》中的一句话，颇富冲击力：“在学会如何成为人类之前，人类不应扮演上帝。”基因编辑这把上帝的手术刀，从“治疗”到“预防”，看似合理，但实践中面临诸多伦理风险，从“预防”到“优化”的边界又在哪里？进一步的问题包括，人类基因库多样性的弱化，不平等的阶级固化，甚至是人类种族发展道路的改变。CRISPR先锋者引领我们仅仅瞥见大自然造物主的一隅，这是亿万年来细菌幸存者的记忆，在长久生存的命题尚未被破解之时，贸然开始改造生命的尝试，或将面临预料之外的后果。作者花了大量篇幅对杜德纳的竞争与合作者进行了介绍，尤其是这场科学竞争中的张锋教授。书中既介绍了杜德纳和张锋等人的竞争，又重笔讲述了他们之间的合作与交流，也有第三者的协调，值得青年学者学习借鉴——如何做好科学研究中4C原则的平衡。也是读了这本书，我意识到与张锋有一段相似的经历——我们都在哈佛大学唐·威利实验室工作学习过，因此进一步了解到张锋成功的必然：在哈佛大学、麻省理工学院的多个著名实验室工作过，广泛的学习交流是科学探索的基石。张锋的执着更是这本书的每一位读者都应该学习的：对科学的热爱与执着是成功的“起点”。我本人有幸多次与杜德纳教授接触。2017年，我和美国加州大学伯克利分校的刘奋勇教授一起与杜德纳教授参加香港大学李嘉诚医学院130周年庆典及学位颁授典礼，对她的激情、执着与亲和力深有感触，从她身上深刻地认识到，组织好团队、发现人才、把合适的人安排到适合的位置，合作与攻关才能成功。希望读者能够真正体会到这本书的很多细节，并用于自己的实践，因为细节决定成败。在尤瓦尔·诺亚·赫拉利的笔下，促进全球大一统、人类大融合的关键因素是金钱、帝国和宗教。我想，新冠肺炎大流行之后，各国政府、企业领导都看到了生命科学的力量，科学家们以*快的速度确定并分离了病毒，明确了流行病学的主要参数，开发了便捷的检测方法，研制出多种疫苗，为人类提供了有效的保护措施，相比于1918年的流感大流行，我们在应对这次大流行中拯救了无数生命，并进一步推动了科学发展（如mRNA疫苗的突破）。诺贝尔奖获得者、美国分子生物学家乔舒亚·莱德伯格曾言：“人类继续主宰地球的*大威胁就是病毒。”而地球历史上*为漫长、规模*大、*为残酷的战争前线，正是细菌与病毒的交锋。从珍妮弗·杜德纳的传记中，我们不仅能纵观CRISPR-Cas系统的前世今生，更重要的是看到了科学家的韧性。对科学的执念意味着不断对未知发起挑战，时刻酝酿新的突破，而这*终将引发人类未来的巨大变革。