一種新的產(chǎn)前診斷技術(shù)將可以讓父母們在懷孕的時候就提前知道胎兒的全部基因組順序。
優(yōu)生學曾經(jīng)被納粹利用,成為種族歧視的工具,但其實優(yōu)生學本身是沒有問題的,哪個父母不愿意自己的孩子身體健康,沒病沒災(zāi)呢?不過,在現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展起來之前,這個愿望是無法實現(xiàn)的。孩子在未生下來之前,父母親對孩子的一切幾乎一無所知,就連性別都不可能知道。中醫(yī)所用的望聞問切等各種偏方都是瞎猜的,沒有任何科學根據(jù)。
直到有了超聲波,胎兒的性別這才終于可以提前知道了,但其他情況卻仍然很難預(yù)測,尤其是遺傳病,除非能事先測量出胎兒的基因組順序,否則是沒有任何辦法能夠做出預(yù)測的。那么,有沒有辦法在孩子出生前知道他/她的基因組順序呢?答案是肯定的。但是,一種測量方法必須滿足以下3個條件才能被父母接受:第一,診斷結(jié)果必須非常準確,不能有太多誤差;第二,時間盡量早,以便在發(fā)現(xiàn)問題后能及時采取措施;第三,診斷過程一定要簡單、安全而且廉價,否則很多父母不愿意花這個錢。這3條說起來很簡單,但是科學家們一直沒能找到能夠同時滿足這3項條件的產(chǎn)前診斷技術(shù)。
目前比較流行的產(chǎn)前診斷技術(shù)是羊膜穿刺術(shù),即從發(fā)育胎兒周圍的液囊中抽少量樣本,從中找出胎兒身上脫落的細胞,然后進行基因測序。此法比較準確,價格也不高,但它屬于侵入性方法,對胎兒和孕婦的影響都太大了,而且會增加流產(chǎn)的幾率,所以很多母親不愿意采納。
如果你出于某種原因一定要預(yù)先知道胎兒的情況,辦法也是有的,那就是先進行體外受精,然后等胚胎在試管里長到一定大小后,想辦法取出一點DNA進行測序。也就是說,你可以生一個試管嬰兒。但顯然這個方法只適用于極少數(shù)有錢人,以及某些特殊情況的夫婦,普通老百姓是玩不起的。
上世紀90年代,香港中文大學的丹尼斯·羅(Dennis Lo)教授在孕婦的血液中發(fā)現(xiàn)了少量胎兒DNA,這些DNA存在于細胞之外的血漿中,據(jù)猜測它們可能是胎兒細胞死亡后逃逸出來的。羅教授打算利用這點DNA,預(yù)測胎兒是否患有遺傳病。但問題在于,胎兒DNA只占血漿游離DNA的10%多一點,其余的都是來自母親自身的DNA,這就給基因測序帶來了很多麻煩,必須測量大量DNA順序才能知道哪個來自母親,哪個來自胎兒,成本太高了。
幸運的是,隨著技術(shù)的進步,DNA測序的成本越來越低,準確度也越來越高,這么一點游離DNA已經(jīng)足夠可以用來做產(chǎn)前檢測了。2010年,羅教授終于完善了自己的檢測方法,并將其商業(yè)化。此法只需少量孕婦血樣,就能有效地檢測出胎兒性別,以及唐氏綜合癥等幾個比較常見的遺傳性疾病??上н@個方法還是不夠靈敏,無法知道胎兒更多的信息。而且此法只能檢測到來自父母的遺傳變異,沒辦法查出胎兒自帶的隨機突變。
之后的兩年里,DNA測序技術(shù)又發(fā)生了幾次質(zhì)的飛躍,DNA測序的成本下降了好幾個數(shù)量級,這就給科學家們提供了新的武器。美國華盛頓大學的杰·申杜里(Jay Shendure)教授及其同事們利用了新的測序技術(shù),結(jié)合一種新的電腦算法,只需采集幾滴孕婦的血樣,再加上孩子父親的唾液樣本,就能測量出胎兒全部的基因組順序。
此法用到了大量遺傳學知識,解釋起來十分困難。簡單來說,科學家們先利用先進的DNA測序技術(shù)對游離DNA進行大量的重復(fù)測序,同時再單獨測出嬰兒父母親的DNA序列,用計算機對這些數(shù)據(jù)進行分析后,便可以把母親的DNA序列和嬰兒區(qū)別開來,從而構(gòu)建出嬰兒的整個基因組順序。
從優(yōu)生學的角度看,測量出胎兒全部基因組序列的好處是很多的。比如,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3000多個孟德爾式遺傳病基因,它們合起來占到嬰兒總數(shù)的1%左右。這3000多個基因和遺傳病存在著一一對應(yīng)的關(guān)系,也就是說,一旦發(fā)現(xiàn)嬰兒帶有其中任何一個,那么可以百分之百地肯定這個嬰兒將來會得某種遺傳病。大名鼎鼎的唐氏綜合癥、馬凡氏綜合征和囊性纖維化病(Cystic Fibrosis)等等都屬于此類。這些遺傳病都會給孩子帶來永久性傷害,而且目前都沒有很好的治療方法,如果事先知道這個結(jié)果的話,多數(shù)父母應(yīng)該都會選擇墮胎。
值得一提的是,這3000種遺傳病基因大部分來自父母,但也有大約20%來自隨機突變,這是羅教授的方法檢測不到的,必須用申杜里教授發(fā)明的方法才能檢測出來。
為了驗證此法的準確性,申杜里教授及其同事們先找到一位懷孕18.5周的孕婦,通過此法測出了胎兒的基因組順序,等孩子生下來后,科研人員再測量新生兒的基因組順序,并和前者做對比,發(fā)現(xiàn)總體準確性高達98%,而且真的發(fā)現(xiàn)了44個隨機突變中的39個。但是18.5周已經(jīng)過了墮胎的最佳時間,于是研究人員又找了一位懷孕8.2周的孕婦,用同樣的方法進行檢查,發(fā)現(xiàn)準確率仍然達到了95%。
研究人員將結(jié)果寫成論文,發(fā)表在今年6月6日出版的《科學·轉(zhuǎn)化醫(yī)學》(Science Translational Medicine)雜志上,立即引來了媒體的廣泛關(guān)注。支持者認為這將有助于父母們避免生出患有遺傳病的孩子,反對者則認為這項技術(shù)會增加非健康因素的墮胎幾率,比如有的父母希望生出個藍眼睛或者高個子的孩子,等等。但是科學家們指出,從目前的遺傳學研究水平來看,希望通過胎兒的基因組序列挑選某種特征的愿望很不現(xiàn)實,誰也沒有把握。
當然,這項技術(shù)目前還很不成熟,準確率仍然太低,費用也太過昂貴(大致在2-5萬美元之間),距離臨床應(yīng)用還有不小的距離。但是有些樂觀的科學家估計,隨著DNA測序技術(shù)的進步,再過3-5年這項技術(shù)就可以達到臨床標準了,費用也會降到大眾可以接受的程度。問題是,到那時你真的會去做