编码下的容颜

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  人的容貌在基因操作的层面上面临怎样的命运?选择较好相貌和永葆青春的面容能否真正实现?
  当复旦大学遗传学研究所的薛京伦教授第一次听到“基因美容”这个词的时候,他显得有些茫然。毕竟,薛京伦教授已经从事遗传学方面的研究40余年,在基因治疗领域具有卓越的贡献,是学界公认的权威,曾经在国际上首次成功地实现了血友病B患者的基因临床治疗,但是“美容”和“基因”这两个概念到底如何结合在一起,并在眼下时髦的美容行业迅速走俏,对薛教授来说还是一件很陌生的事情。
  “当然,广义的基因治疗也包括通过改善基因而使容貌更‘美’。不过这是一件很复杂的事情。”薛京伦教授根据他的理解做出了这样的判断。
  而对于温州医学院的李校望教授来说,“基因美容”的概念再熟悉不过了’甚至有人把他称为“基因美容之父”。他和谢统鹏教授合著的著作《美容护肤革命——基因美容》在2002年出版,该书讲述了基因工程产品用于美容护肤的相关知识,是第一本有关基因美容的科普读物。七年后,李校望教授的新版《美容护肤革命》即将面市,据称新书补充了有关基因美容的一些最前沿的研究成果和更丰富的美容知识。
  不过,李校墼教授所谓的“基因美容”和基因治疗所言及的“通过转化基因来美化细胞”其实不是一回事。
  
  “选择”相貌
  
  一篇名叫《基因美容》的科幻小说里这样写道:“2020年,人类的技术高度发达,已经完全能做到自由排列DNA链上的每一个氨基酸位置的地步。……基因美容所里的大夫说,人的DNA上有一个序列是专管人的容貌的,这一段原子的排列决定了长什么样,现在这里有好多容貌样本,只要顾客看中了哪爪!就可以给她的基因上相应地方替换上这段密码。这样,她生出的后代就和这个密码代表的容貌相一致了。”
  当然,小说并非由一个专业人士撰写,甚至在生物技术专家看来其中有些措辞严重或缺乏严谨性。但是,该文所依赖的科学原理至少是正确的:人体基因编码在某种程度上决定了身体状况,基因是生命体发育的内因所在。
  生物工程即是通过基因编码和基因操作来实现生物形状的改变或影响。从生物技术的视角来看,人的相貌、身高以及某些疾病都源于基因的组成。所谓人活一张脸,树活一张皮,人体面部骨骼、肌肉和皮肤等组织细胞的构成决定人的容貌差异,面部皮肤细胞的活性代表了人年轻的程度,而这些宏观的外貌最终都可以在微观的细胞层面上还原其过程,基因就是生命过程最终的决策者。
  然而,科幻毕竟是科幻。复旦大学遗传学研究所的陈金中副教授说:“从纯理论上讲可以通过基因治疗的手段,实现人体面部形态的变化、皮肤组织细胞的重组、修整,但是就目前的科研现状来看,在技术上是难以实现的。”陈金中副教授跟随薛京伦教授从事基因治疗和功能基因组方面的研究,在基因治疗方面颇有建树。
  薛京伦教授介绍道,“如果我们身体中某个基因不能正常运转,那么利用一个正常的基因导入人体,比如通过人体血液进入细胞,便可以成功地表达非正常基因或缺失基因的功能,复制出相应的蛋白质以供机体所需,从而达到治病的目的。这便是基因治疗的经典定义。”
  基因治疗的注射药剂里,主要成分是携带正常基因片段的噬菌体、质粒或者病毒基因载体;这些载体微粒进入人体细胞,表达正常的基因产物,代替或补充缺失和非正常基因发生作用。薛京伦教授举例说,从广义的角度来看,给运动员转入某些基因片段,可以实现其特定机能的最优化,比如注入生长的基因,就可以增加其身高;而如果注入一种肌肉强壮的基因,就可以提高其爆发力,短跑的成绩就有可能提高。这些生物技术都属于基因治疗的范畴,学界一般定义为“遗传增强”,或谓“基因增强”。
  2006年底,薛京伦参加了一个在瑞典举行的“国际兴奋剂会议”,会议提出北京奥运会中可能使用遗传增强来代替普通兴奋剂药物的问题。后来经过专家组多番讨论,得出的结论是:目前的相关的技术还不够成熟,因此相关检测未在奥运会期间实施。“其实当时检测的技术也不过关”,他补充说。
  和运动员的基因增强类似,有的科学家还提出了所谓的“天赋基因”的概念,假设给普通人转入天赋基因片段,就会获得特定的天赋。薛京伦教授说,理论上讲,这种方法也可以用到美容上来,通过转入特定的基因来解决皮肤组织细胞干瘪、活性不足等问题,就实现了美容的效果。
  “就目前的技术条件来看,针对单基因的基因治疗、基因增强可行性较强,比如最新的研究表明,红绿色盲是由于x染色体上面的一个基因突变造成的,这样的情况解决起来比较容易。”薛京伦教授告诉记者,“但是更多的疾病或者人体性状异常是由多个基因共同影响造成的,这样处理起来就十分复杂了口”
  以皮肤细胞为例,如果仅仅有增加水分的基因,而没有控制和平衡水分的基因,那皮肤就充水肿胀了。因此,在他看来,基因增强意义上的基因美容是一件十分遥远的事情。
  在医学实践中,单个基因致病的基因治疗本身就已十分艰难,更别说涉及到多个基因的基因增强或者基因美容了。1999年9月发生的体细胞基因治疗事故使得美国基因治疗遭受重创:美国费城一位18岁的男孩患了一种遗传病——遗传性鸟氨酸基转移酶(OTC)缺陷症,宾夕法尼亚大学人类研究基因研究所的维尔森领导的研究组对患者实施了基因治疗,结果在接受治疗的第二天,男孩病情加重,四天后死亡。这是第一例直接因体细胞基因治疗而死亡的临床案例。
  薛京伦教授解释道,该医疗事故是医疗人员的失误所致,在治疗中所使用的剂量明显过大。“科学需要严谨的态度,在基因治疗方面只有遵循严格的科研程序、秉承实事求是的科研态度,才能保证基因治疗的安全有效。”
  在基因增强意义上的“基因”美容,或者科幻小说里所谓的“选择”相貌,目前只能是一种假想。不过,国外的科学家已经在实验小鼠的身上认识了很多与“容颜”有关的基因——“换肤基因”、“皮肤伤口愈合基因”、“返老还童基因”以及“抗衰老基因”等等。比如,由美国加州大学生物化学家斯宾德勒及其同事们发现的“返老还童”基因,可以通过调控高热量食物的摄取来实现其表达情况。也就是说,生物体可能都具备这种基因,而它能否表达出来,则需要外界诸多条件的配合。
  
  “用你的基因美你的容”
  
  和薛京伦教授所谓的“基因”美容不同,温州医学院李校堃教授和他的科研团队走的是另一个道路。
  早在1940年,美国科学家霍夫曼无意间在牛的脑中发现了一种神奇的蛋白质,它能够有效促进细胞增殖、修复机体。这种蛋白质就是成纤维细胞分泌的一种蛋白质,学名叫做成纤维细胞生长因子,英文缩写FGF。
  李校堃教授介绍道,“细胞生长因子分 好多种,比如血管内皮细胞生长因子、表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、重组人角质细胞生长因子等等。”其中,成纤维细胞是大量存在于人机体里的一种细胞,它的功能除分泌胶原蛋白之外,还会分泌一种促进机体细胞发育生长的蛋白质——成纤维细胞生长因子。
  李校堃教授将成纤维细胞生长因子比喻成打开细胞活性的一把钥匙,只有拥有了这把钥匙,细胞才可以实现良性的修复与和谐的增殖。他说,“人体皮肤包括真皮细胞、角质细胞和血管细胞等,在这些细胞的分化和生长的过程中,成纤维细胞生长因子可以起到促进和调控的作用。”
  如果人体自身的成纤维细胞分泌的生长因子蛋白质分量不足,细胞则紧锁大门,像个自闭的老者一样自行衰亡。人体的衰老,比如皮肤的松弛、干瘪以及毛发变色等,都是由于成纤维细胞生长因子的量减少所致。
  科学家对成纤维细胞生长因子的研究和认识始于动物,直到1986年美国科学家莱维,蒙达西尼首次在人体发现了B类生长因子,成纤维细胞生长因子开始成为全球医药研究领域的热点。
  2002年,日本早稻田大学生物学家宫野成川首次发现了影响毛发生长的成纤维细胞生长因子,并且成功破译了它的基因密码。这种生长因子质存在于头发根部,它负责控制黑发的生长情况。老年人的头发根部缺少这种蛋白质,故而黑发的生长受到阻碍。
  宫野成川发现的蛋白质只是人体中22种成纤维细胞生长因子家族的成员之一,却成为国际“人类基因组计划”的关键性进展。目前,以破译人类全部遗传密码为重任的人类基因组计划还在进行当中,它是一项浩大的工程,也是一项公益性的事业。不过科学家在做这件看似公益性的事业的同时,往往就发现了其应生物技术产业的巨大商机,这就是生物技术公司为何投放大批资金赞助基础研究的原因所在。
  李校堃教授说,“目前被广泛地应用在临床医学上,以加速烫伤、烧伤等皮肤的愈合的是B类成纤维细胞生长因子,它具有促进组织修复的功能。此外,这种生长因子也被用于化妆品领域。”2002年,李校望教授在B类成纤维细胞生长因子的开发与应用方面做出了重要贡献,获得了教育部科技进步一等奖。
  如果从动物体内提取,成本极高,所获得的成纤维细胞生长因子价值堪比黄金。20世纪80年代末,科学家对B类生长因子进行了基因测序,所谓基因决定蛋白质,从此克隆此类生长因子得以可能。“我们就可以从特定的人体中提取成纤维细胞生长因子基因,利用大肠杆菌作为载体在实验室里对其进行复制。”李校堃教授将大肠杆菌比作一个蛋白质的生产工厂,在此实现了的批量生产。
  不过,这里存在一个有趣的问题。用来生产B类生长因子的基因片段,具有特定的编码组成。对于任何动物来说,都具有大致类似的生长因子,但是人和动物相比,基因编码还是有所不同的。那么人和人的B类生长因子是否完全相同呢?
  “严格地说,每个人的同一类成纤维细胞生长因子的基因组成也是有细微差别的,我们实验室里使用的基因片段,就是从特定人体上取得的。”李校堃教授解释道。但是当记者追问这个特定的人体到底是谁的时候,他笑着回答道:“这是个秘密!
  “但是未来可以实现定做生长因子,从美容者自身提取成纤维细胞生长因子基因,然后在实验室进行复制,生产出针对特定人体的B类生长因子。”他补充说,“这就是所谓用你的基因美你的容。”
  
  怎么进入细胞活动区域
  
  虽然成纤维细胞生长因子的生物学功能基本明晰——促进细胞新陈代谢,但是问题依然存在。这些在体外生产的生长因子蛋白质到底通过怎样的途径进入人体皮下细胞?它们能否像机体自身成纤维细胞分泌的生长因子一样起到作用,使得肌肤换肤活力呢?
  陈金中副教授严格区分了基因治疗和基因工程药物的治疗,他说,“通常我们说基因治疗一定要有基因的导入。而基因药物应该是基因治疗的药物,也就是通过基因操作的方式重新构建蛋白质。这些药物的使用标准之一就是要保证里面不含有表达这些蛋白质的基因。”
  比如美国科学家利用基因操作重组中草药青蒿索的基因序列,从而实现了实验室制备青蒿素,成为从中草药中提取此类药物的替代方法。从分子组成的角度来看,通过重组基因培养的青蒿素与天然植物青蒿中提取的没有任何差别,对付疟疾的疟原虫同样有效。这就是基因工程药物,也可以说是通过操作基因手段制备的药物。
  科幻电影《第9区》中的男主角被外星人的基因溶液侵入体内,然后身体逐渐蜕变为一个外星人,这就是外源基因导人机体获得了顺利表达——那个保留外星人女王基因的瓶子里装的,并不是简单的“基因工程药物”。
  李校堃教授利用B类成纤维细胞生长因子进行的基因美容,导人机体的不是表达这种生长因子的基因。而是成品蛋白质,属于基因工程药物治疗的范畴,因此在理论上来讲,不会改变人体自身的基因。
  陈金中副教授告诉记者,“一般情况下,成纤维细胞生长因子通过皮肤进入活细胞区域的可能性不大,因为蛋白质分子较大,不可能像一些小分子可以透过皮肤进入机体细胞周围而发生作用。”那么也就是说,通过普通的涂抹方法,比如普通的化妆品一样的使用方法很难发挥B类生长因子的作用。
  对此,李校堃教授解释道:“用于基因美容的生长因子属于外用药物,皮肤很难直接吸收。使用的时候需要利用‘微创’手术或用超声技术来促进活性蛋白的吸收。”因此,以李校堃教授所带领的科研团队支撑的温州创美基因皮肤修复中心配备专门的技术人员——用药由全部专业人员完成。
  在理论上来看,基因工程药物治疗不会改变人体基因,“从我们的实验室和其他国外的实验室的科研工作来看,并没有报道生长因子在正常的动物上诱导出问题。”但是以这种生长因子为主要成分的美容药品,也并非是万无一失的。李校望教授告诉记者,如果生长因子的纯度不够,含有超标的杂质,或者使用的剂量过大,则有可能破坏皮肤细胞自身的平衡,造成皮肤损伤。
  “在医药行业,国家有严格的规定;但是在化妆品领域,国家的标准和规范比较模糊,这使得市面上含有生长因子的化妆品鱼目混杂。”李校堃教授这样说。
  国内在生长因子的研发方面,并不是只有温州医学院在做;广州暨南大学医药生物技术研究开发中心在生长因子和化妆品的结合方面也有研究,李校堃教授原来就是该中心的主任。2003年左右,广州蝶恋花化妆品公司和暨南大学合作,最先在美容产品中加入了成纤维细胞生长因子。
  在李校堃教授看来,诸如美国、韩国、日本以及欧洲等国家虽然在成纤维细胞生长因子的研究方面具备充分的优势,具有较为成熟的技术,但是美容方面的应用则较为保守。“因此可以说,目前在基因美容方面,我国的科学家掌握着世界上最为先进的技术。”   
  泛生物技术时代的困惑
  
  中国社会科学院哲学研究所的赵功民研究员在遗传学历史、遗传学与社会、生物技术伦理方面具有深入的研究,他撰写的著作《遗传学发展与人文研究》预计近期出版。他认为,“我们所处的是一个生物技术的时代”,重要特征之一就是其产业化发展方向,“技术发明与经济效益的直接挂钩,形成互动促进的动力系统。”
  正是在这样一个生物技术的时代,有关基因的新名词才层出不穷:基因治疗、基因药物、转基因食品、基因密码……
  赵功民研究员对李校堃教授提出的“基因美容”概念也不甚了解,因为在他看来,基因技术和美容联系起来似乎有些荒谬。而且,做正规科研的科学家一般也不会涉足化妆品行业——美容产品里使用基因技术产品,美容产品中使用基因技术产品,有些时候可能是冒牌厂商的炒作,鲜有正规的、符合国家标准的化妆产品。
  药物产品要经过国家食品药品管理总局严格批准、审核;但是美容用的化妆品却鲜有相关规定。2008年5月,欧盟委员会非食品类快速预警系统对中国产的“Girlz”牌儿童用化妆品发出警告,原因是其中所含的铅元素超标。这说明我国在化妆品方面的监管还不够严格。
  “生物技术无疑给人类带来了福祉,但是也同样给人类无限的伦理困惑。”赵功民研究员满怀忧虑地说。以基因治疗为例,从上个世纪开始就争议不断。反对者首先提出的对生命科学最根本问题的质问,他们认为只有上帝才有权决定人类基因的结构和组成,一旦个体获得自然的生存权利,那么任何人都无权“扮演上帝的角色”。受美国费城第一例基因治疗的死亡病例影响,国外在基因治疗方面向来十分谨慎。
  遗传学家、卫生部医学伦理委员会委员邱仁宗在其文章《人类基因组研究和伦理学》中认为,“体细胞基因治疗和预防是允许的,可以作为一种实验治疗来管理;生殖系基因治疗和预防在原则上也可以允许,但是必须十分谨慎;要禁止非医学意义上的基因增强,或基因治疗的非医学使用,不管用体细胞还是生殖细胞。”由此可见,在科幻意义上的、通过基因增强方法进行的“基因”美容,在许多生命伦理学家看来是完全不可取的。
  薛京伦教授指出,“使用基因工程药物和食用转基因食物有相似之处,它们都可以在很短的时间内被人体吸收、分解。”我国在转基因食物方面具有严格的法律法规,2001年国务院发布的《农业转基因生物安全管理条例》对转基因作物、转基因产品作了详细的规定。
  到目前为止,以细胞生长因子为主要成分,对细胞进行修复和美化的“基因美容”产品,尚未获得国家食品药品监督管理总局严格的审核和正式的批准——毕竟,美容产业是一个十分边缘化的领域。
  李校堃教授所带领团队的科研重心主要放在以生长因子为主的基因药物研发方面,用作美容用的B类生长因子只是其在美容行业的一个尝试。“不过,我们生产的美容药物,完全遵循药品的规范标准,严格把关;而且在基因美容的实践中也十分谨慎。”李校堃教授这样强调。
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