11月28日，何建奎在香港第二届人类基因组编辑国际峰会上召开了一个挤满人的会议室，编辑了出生在中国的两个双胞胎女孩露露和娜娜的基因组。中国广东南方科技大学的科学家们谴责他的研究声称他“ 严重违反了学术道德和行为准则 ”，哲学家和生物伦理学家们正在迅速深入研究编辑人类基因组的泥潭。所以我不打算覆盖那个领域。我想要解决的是我们学到了什么：他是如何制造这些婴儿的。

理论上，我是科罗拉多州立大学生物医学科学系的退休教授。50多年来，我研究了辅助生殖技术的许多方面，包括克隆和对哺乳动物胚胎进行遗传改变，因此我对大多数关于“设计婴儿”及其可能遭受的健康问题的研究感兴趣。

第一个?

在会议上，他概述了科学。虽然这样的研究通常会通过在同行评审的期刊上发表给科学界，而他声称他打算这样做，但我们可以粗略地了解他是如何创造这些改良婴儿的。这是在其他物种中成功完成的事情，而去年仅在人类胚胎中完成 - 但后者并未植入女性体内。他说，在他开始研究人类胚胎之前，他花了三年时间测试老鼠和猴子的手术。

毫无疑问，可以对人类精子，卵子，胚胎甚至成人的某些细胞进行精确的遗传修饰。在小鼠，猪和其他几种哺乳动物中已经进行了这种修饰。因此，像我这样的科学家显而易见的是，这些相同的遗传修饰可以并且将会在人类中进行。进行遗传改变的最简单方法是从胚胎开始。

工具箱

目前修改DNA的最时髦的策略是CRISPR / Cas-9基因编辑工具，它可以在活细胞中进行精确的遗传修饰。尽管多年来已有其他工具可供使用，但CRISPR / Cas-9方法更简单，更容易，更准确且更便宜。

它的工作方式在概念上很简单。Cas-9组分是一种分子剪刀，可在称为“CRISPR模板”的一小段DNA指定的位置切割DNA。切割DNA后，可以在该位置修饰基因。然后通过已经存在于细胞中的酶修复切口。

在这种情况下，他靶向一种在称为CCR5的细胞表面产生蛋白质的基因。HIV病毒利用这种蛋白质附着并感染细胞。他的想法是在遗传上改变CCR5，使HIV不再感染细胞，使女孩对这种病毒有抵抗力。

在这一点上，他没有明确解释他如何禁用CCR5以及遗传修饰的性质。但这种“禁用” 通常用于研究。

他是怎么做到的

从他提供的图表中可以看出，他将CRISPR / Cas-9系统注射到卵子中，同时注射精子使其受精。在此之后，鸡蛋分裂并形成一个由几十个细胞组成的球 - 胚胎。在这个阶段，他从每个胚胎中取出一些细胞，以确定是否进行了所需的遗传改变。根据我的经验，胚胎可能在此时被冷冻。当分析完成后，他可能解冻了修饰过的胚胎，并将最好的胚胎转移回母亲的子宫，以便妊娠至足月。没有编辑或不正确编辑的胚胎将被丢弃或用于研究。

对于许多应用，理想的是在单细胞阶段对基因进行任何改变。然后，当胚胎复制其DNA并分裂成双细胞胚胎时，遗传修饰也是重复的。这继续使得所得婴儿中的每个细胞都具有遗传变化。

然而，似乎在这种情况下的遗传修饰直到两细胞阶段或之后才发生，因为婴儿中的一些细胞具有修饰，而其他细胞则没有。这种情况称为镶嵌现象，因为孩子是正常和编辑细胞的马赛克。

胚胎编辑的危害?

在基因编辑的胚胎中可能出现什么问题?大量。

第一个故障是没有进行任何修改，这经常发生。一种变化是，这些变化发生在胚胎的某些细胞中，但不会发生在所有细胞中，就像这些婴儿中发生的那样。

最常见的担忧是所谓的非目标效应，其中进行遗传修饰，但是其他非预期的编辑发生在基因组中的其他位置。在错误的地方进行修改会导致各种发育问题，例如器官发育异常，流产甚至癌症。

从他的幻灯片中可以看出，他在怀孕的多个阶段对基因组进行了测序 - 每个孩子的完整基因蓝图 - 以确定是否有任何不良修改，尽管这些并不总是很容易找到。但是，在独立科学家检查这两个女婴的DNA之前，我们不会知道结果。从目前为止他所分享的结果来看，这一遗传变化是否可以传递给下一代也是不明确的。

已经提到的另一个常见问题是镶嵌现象，这似乎发生在其中一对双胞胎中。如果某些细胞被编辑，而有些细胞则没有，那么婴儿可能会有含有编辑基因的肝细胞和具有正常版本的心脏细胞。这可能会也可能不会导致严重的问题。

另一个问题是在体外操作胚胎 - 在生殖道的正常环境之外 - 我们无法精确复制正常营养，氧气水平，激素和生长因子 - 可能导致发育异常，包括超大胎儿，代谢问题和等等。当没有尝试进行遗传修饰时，有时会发生常规程序，如体外受精。

幸运的是，大自然非常善于通过胚胎死亡和自然流产清除异常胚胎。即使在正常繁殖的健康人群中，也有近一半的胚胎在女性知道自己怀孕之前死亡。

我们已经设计了婴儿 - 并且有益处

虽然我已经强调了可能出现的问题，但我相信科学将会发展，使得转基因婴儿比未经修饰的婴儿更健康。这些改进将传递给后代。可以通过遗传修饰从家族中去除严重衰弱的遗传异常，例如Tay-Sachs综合征。

可以说，设计师婴儿已经开始使用一种称为植入前遗传诊断(PGD)的技术。来自胚胎的一些细胞被筛选了数十种，并且可能数百种遗传异常，例如唐氏综合症，囊性纤维化和泰萨综合征，仅举几例。父母也可以选择所需性别的胚胎。在我看来，选择哪种胚胎植入显然是设计婴儿。

更进一步，PGD并不仅限于消除疾病。未来的父母也可以选择其他特征。当其中一个未成年父母不育时，有一些目录提供种族，身高和体重，甚至是精子或卵子捐赠者的教育水平，他们也被确定没有主要遗传缺陷，并且没有艾滋病和其他性病。

在我看来，如果程序在道德和道德上被认为是可接受的，那么大多数遗传修饰可能会像他所说的那样编辑胚胎，将涉及去除有害特征而不是添加理想的特征。因为这些变化将被定位，它们将比基本上所有精子和卵子的DNA中随机发生的突变更加精确且有害。

利用所有这些生殖技术，还有另外一个考虑因素：所述程序的巨大成本。社会应该在多大程度上投入稀缺的医疗资源来应用这些技术，特别是因为任何福利都可能主要来自富裕家庭?

在评估人类潜在的遗传操作时，需要牢记这些观点。