《密码破解者：詹妮弗·杜德娜、基因编辑和人类的未来》作者：沃尔特·艾萨克森

《密码破解者：詹妮弗·杜德纳、基因编辑和人类的未来》由历史学家兼记者沃尔特·艾萨克森撰写，介绍了 2020 年诺贝尔奖获得者詹妮弗·杜德纳，并对基因编辑的前沿进行了概述。《密码破解者》于 2021 年出版，是年度最受期待的科学非小说类图书之一，首次登上《纽约时报》非小说类畅销书排行榜第一名。这本书特别有意义，因为它探索了 CRISPR 等基因编辑技术在对抗 COVID-19 等病毒大流行中的作用。作为《时代》杂志的前编辑，艾萨克森还撰写了畅销传记《史蒂夫·乔布斯》（2011 年）。

本指南是英国 Simon and Schuster 发布的 2021 年版指南的后续版本。《密码破解者》讲述了基因编辑科学，从进化和遗传概念的发现开始。它主要关注的是 Jennifer Doudna，她与法国微生物学家 Emmanuelle Charpentier 因在基因编辑工具 CRISPR 方面的工作而获得 2020 年诺贝尔化学奖。虽然杜德娜是本书的焦点，但艾萨克森也向众多其他使她的工作成为可能的科学家致敬。CRISPR 作为一种治疗疾病的工具具有巨大的潜力，但在自由市场上提供基因编辑的道德规范应该仔细考虑。杜德娜在夏威夷长大，成为了一位热衷于大自然的学生。12 岁时，阅读詹姆斯·沃森 (James Watson) 的《双螺旋》，推动她走向化学和遗传学的方向。《双螺旋》是沃森对他发现 DNA 双螺旋结构并获得诺贝尔奖的描述。杜德纳喜欢《双螺旋》作为一部侦探小说，以杰出的化学家罗莎琳德·富兰克林为主角，沃森的团队盗用了他的作品。富兰克林的例子向杜德纳证明女性可以成为科学家。拥有化学博士学位的杜德娜和她的丈夫杰米·凯特在加州大学伯克利分校找到了家。很快，这对夫妇有了他们唯一的儿子安德鲁。杜德纳的特别兴趣是弄清楚生物分子的结构。杜德纳认为，在理解分子的功能之前，必须将其结构完全可视化。没有什么分子比 RNA 更让她着迷了，RNA 是超级巨星 DNA 中被忽视的兄弟姐妹。2011年，杜德纳在一次会议上结识了法国微生物学家埃曼纽尔·夏彭蒂埃(Emmanuelle Charpentier)。两位女士决定研究 CRISPR（一种微生物用来对抗病毒的技术）的工作原理。细菌会记住攻击病毒代码的一部分，并将其复制到自己的基因序列中。如果病毒卷土重来，细菌就会利用这些间隔序列来识别并消灭病毒。包括 Charpentier 在内的科学家发现 CRISPR 复合物具有三个基本组成部分：crRNA（CRISPR RNA），其中包含病毒的一些遗传密码；一种叫做 tracrRNA 的分子，它能促进 crRNA 的产生；以及一类称为 Cas 或 CRISPR 相关酶的酶。杜德纳和卡彭蒂埃确定了三组分系统的精确机制。crRNA 将复合物引导至相似的 DNA 序列；产生 crRNA 的 tracrRNA 作为手柄锁在 DNA 上；然后像剪刀一样的 Cas 酶将 DNA 切碎。这种机制是人类对抗病毒性疾病迫切需要的一种手段。然而，它的潜力远远超出了病毒范围：CRISPR 有可能用于消除人类细胞中的癌症，这使其成为一个真正重大的发现。杜德纳和卡彭蒂尔的研究结果发表在 2012 年《科学》杂志上，二人立即成名。然而，大约在同一时间，哈佛医学院的乔治·丘奇和麻省理工学院-哈佛大学布罗德研究所的张峰也分别致力于 CRISPR 系统的研究。很快，这三个群体陷入了一场激烈的竞争，张和杜德纳就在人类细胞中使用 CRISPR 的专利展开了争论。尽管张最终获得了专利，但杜德纳的团队后来赢得了一项平行权利要求。除了治疗镰状细胞性贫血等疾病外，CRISPR 还可以用作种系或生殖细胞的基因编辑工具，产生可遗传的变化。例如，乔治·丘奇 (George Church) 证明，CCR5 基因可以在胚胎细胞中被中和，从而消除 HIV。然而，生殖系细胞基因编辑的想法极具争议。它可以用来消除家族中的矮身高基因吗？这符合道德吗？杜德纳最初对人类基因编辑 CRISPR 的想法感到困扰，因为它有可能被滥用为生物恐怖武器。她开始与政府机构国防高级研究计划局 (DARPA) 合作研究 CRISPR 中和机制。当科学界争论基因编辑的伦理问题时，另一位科学家出乎所有人的意料。2018年，贺建奎编辑了HIV阳性父亲和未感染HIV母亲的双胞胎胚胎中的CCR5基因。2018 年 11 月，第一批基因工程婴儿在中国诞生，震惊了科学界。对建奎的编辑的主要反对意见是，这些编辑在医学上没有必要，因为可以通过其他方式阻止艾滋病毒从父母到孩子的传播。建奎后来因其工作而被监禁，并被禁止从事生物技术研究。尽管建奎做出了这些工作，但国际上并没有绝对暂停生殖细胞基因编辑。然而，关于基因编辑伦理的争论仍在继续。CRISPR 是一种简单且适应性强的技术，甚至可以用于基因增强。Josiah Zayner 等生物黑客已经在努力将 CRISPR 试剂盒推向自由市场。其中一个套件可在线购买，可用于使青蛙的肌肉生长。这引发了一系列问题：如果这项技术落入坏人手中会发生什么，人们是否应该能够编辑胚胎来创造完美的婴儿，去除疾病和痛苦的基因是否会减少人类的同理心，以及如果画家梵高的基因组因精神疾病而被编辑，他就会创作出他的杰作。这些都是重要且相关的问题，艾萨克森承认对此没有答案。也许对基因编辑最中肯的批评来自张锋，他认为，如果富有的父母能够为孩子购买“更好”的基因，那么昂贵的技术只会加剧社会不平等。与张不同，杜德纳对基因编辑的未来的看法更为乐观。尽管一想到为未来的弗兰肯斯坦创建一个潜在的工具包，她最初感到“内心的恐惧”，但她逐渐相信 CRISPR 拯救生命的潜力超过了它的危险。对于患有亨廷顿舞蹈症等使人衰弱的疾病（肌肉慢慢死亡）的人来说，基因编辑治疗将是一个奇迹。杜德纳对基因编辑技术必要性的看法是有先见之明的。2020 年，当冠状病毒大流行在全球蔓延时，杜德纳和张的实验室立即开始研究基于 CRISPR 的诊断测试。当此类测试得到广泛应用时，它们可能会改变病毒早期检测以及基于 CRISPR 的抗病毒疗法和疫苗生产的游戏规则。由于 Covid-19 不太可能成为我们这个时代的最后一次大流行，因此使人类对病毒免疫的基因编辑是当前的需要。艾萨克森同意杜德纳谨慎的做法。他认为基因编辑的进步必须继续，同时要有制衡。为此，科学家必须与人文主义者合作。艾萨克森还建议每个人都研究基因编辑并了解遗传密码，就像今天的孩子学习数字编码一样。生物技术有望成为 21 世纪的下一场重大科学革命，学习其语言将使人们能够明智地使用该技术。