基因編輯作物發(fā)展中科研人員的科普責任分析及能力建設對策

陳玉沖，蔣顯斌

(1.廣西農業(yè)科學院，廣西 南寧 530007；2.廣西農業(yè)科學院水稻研究所，廣西 南寧 530007)

基因組編輯技術可以對目標基因進行精準的修飾，是生物遺傳操作領域繼轉基因技術之后的又一革命性生物技術[1]。在基因組編輯技術中，成簇的規(guī)律間隔的短回文重復序列(CRISPR)技術，在2013年和2015年兩次入選 《科學》(Science)年度十大科學突破。在農業(yè)、醫(yī)學和基礎研究等多個領域已經掀起了基因組編輯研究熱潮。在作物育種領域，中國的基因編輯作物研究已處在世界前列。 “科技創(chuàng)新、科學普及是實現創(chuàng)新發(fā)展的兩翼”。科研人員作為前沿科技的研發(fā)者和引領者，在科學普及的過程中發(fā)揮著不可或缺的作用。因此，在基因編輯作物發(fā)展過程中，科研人員能否承擔起相應的科普責任以及科普效果的好壞，將直接關系到基因編輯作物能否順利應用與推廣。

1 基因編輯作物的研究現狀及應用前景

1.1 基因編輯作物的研究進展

基因組編輯技術能對植物基因組的目標性狀基因進行精確的定點敲除、插入以及替換，在作物新品種選育上具有巨大的應用潛力。目前，通過基因敲除已經獲得了多種具有重要農藝性狀的作物，如抗稻瘟病、抗白葉枯病、低植酸含量、香味、耐貯藏、穗粒數增加、谷粒變長、粒重增加、光敏核雄性不育、溫敏核雄性不育、低直鏈淀粉含量、高直鏈淀粉含量等性狀的水稻，抗白粉病小麥，高油酸含量大豆以及耐冷藏馬鈴薯等，通過基因定點替換已經獲得了抗除草劑水稻和抗除草劑玉米，通過基因定點插入已經獲得了抗旱玉米[2]。

1.2 基因編輯作物的技術優(yōu)勢

基因組編輯技術對作物基因功能研究和作物遺傳改良蘊含著巨大的應用潛力[3]，具有其他技術無法比擬的巨大優(yōu)勢。雜交育種技術是育種家們用得最多也是目前最有成效的方法，今后仍將在作物育種中發(fā)揮重要作用。雜交育種方法一般是通過有性雜交將同一物種內的兩個或多個不同品種的優(yōu)良性狀聚合在一起，通過后代的篩選鑒定，培育出符合育種目標的作物新品種。但是由于其可利用種質資源有限、遺傳連鎖給育種后代帶來不良性狀、多種優(yōu)良性狀受環(huán)境因素影響鑒定效率等多種因素的限制，發(fā)展緩慢；而且育種工作者的育種水平和育種經驗決定了能否從成千上萬的雜交后代中選出符合生產需要的品種，這只有少數優(yōu)秀的育種家才能做得好。分子標記輔助育種從分子水平上對作物的基因型進行直接選擇，提高了篩選鑒定的效率，可以加速育種進程。但是分子標記的工作量大，而且連鎖累贅和多代回交等原因可能造成分子標記的丟失[4]，影響育種進程。轉基因技術的出現，打破了原來傳統育種中的親緣關系限制，基因可以來源于植物、動物和微生物，極大地擴大了作物對優(yōu)異基因的利用范圍。但轉基因作物對生態(tài)環(huán)境和人體健康的風險需要經過科學的評估，部分公眾對轉基因的安全性和倫理學等問題存有隱憂。基因組編輯技術通過對植物基因組的目標性狀基因進行精確的定點敲除、插入以及替換，相比雜交育種及分子標記技術來說，更高效、更精確，同時它是對作物自有基因進行編輯修飾，相比轉基因技術也更加安全。可以預見，隨著作物基因組編輯技術的進一步發(fā)展，其必將在作物新品種選育上發(fā)揮出巨大的作用。

1.3 基因編輯作物的安全性問題

目前的基因組編輯技術還存在一定的脫靶效應，如果應用在基因治療中，脫靶效應可能會帶來嚴重的后果，這是基因組編輯臨床應用不可回避的問題。2017年5月30日， 《自然方法》(Nature Methods)雜志在線發(fā)表的一篇論文(doi:10.1038/nmeth.4293)引發(fā)了全球對基因組編輯安全的熱議。這是一篇由美國斯坦福大學、愛荷華大學和哥倫比亞大學等機構的研究人員共同完成的論文。通過全基因組測序，研究人員發(fā)現經過基因組編輯的2只rd1小鼠身上分別發(fā)生了1736個和1696個單核苷酸位點變異的非期望突變，從而對基因組編輯安全提出質疑。但多個研究團隊對該文中的全基因組測序比對發(fā)現的單堿基突變是否由CRISPR的原因引起表示懷疑。這只對照小鼠和2只基因編輯小鼠的遺傳差異背景不清楚，對該結果的更合理的解釋是該變異為自然遺傳差異。由于文章實驗數據不能得出這2只小鼠的基因組變異的原因是由CRISPR-Cas9處理引起的，為了保持科學結論的準確性這篇爭議文章在2018年3月30日已做撤稿處理。但基因編輯應用在臨床治療前的嚴格評估程序確實需要重視。

對作物生產而言，脫靶效應并不是主要的制約因素[5]，因為通過在基因編輯作物培育過程中的多次回交就可以降低脫靶位點的頻率，避免了脫靶效應可能帶來的潛在風險。在醫(yī)學治療上，基因編輯對象的每一個個體都是極為寶貴的生命，脫靶效應帶來的后果可能會是致命的，而且直接作用在這些人類或動物個體上，必須非常謹慎，來不得半點馬虎；而對作物生產而言，基因組編輯只是作物新品種培育中實現定點定向遺傳變異的一個重要環(huán)節(jié)，基因組編輯帶來的脫靶效應這時已經通過回交和篩選被剔除掉，在農業(yè)生產上用的已經是經過了多代篩選出來的優(yōu)良后代，這樣培育出來的基因編輯作物新品種已經沒有了轉基因元件和基因組編輯過程帶來的脫靶效應，對農業(yè)生產、生態(tài)環(huán)境以及人體健康不太可能產生嚴重的不良影響。因此，從這個意義上來說，基因組編輯技術在農業(yè)上的應用可能要比在醫(yī)學上來得早。

1.4 基因編輯作物與轉基因作物的區(qū)別

在技術體系上，基因組編輯與轉基因一樣，都屬于基因工程。它們之間的區(qū)別在于，基因編輯作物是對作物自有基因進行編輯修飾后得到的產品，而轉基因作物是應用轉基因技術導入了外源基因的產品[6]。轉基因技術對作物基因組做的是 “加法”(轉入外源基因)，而基因組編輯技術則既可以做 “加法”(基因定點插入)又可以做 “減法”(基因敲除)，這種加減法可以精確到基因組的具體某一堿基對，而且基因編輯作物在新品種培育過程中通過遺傳分離可以獲得不含外源基因的株系，因此通常被認為更安全。

1.5 基因編輯的應用前景

目前已經有部分基因編輯作物從實驗室研究階段走向產業(yè)化應用階段，開始商業(yè)化生產和應用。美國農業(yè)部已認定對5種基因編輯作物新品種無需監(jiān)管可以直接種植和銷售，它們包括不易褐變的蘑菇、糯玉米、低植酸玉米、耐冷藏馬鈴薯、高油酸低亞油酸大豆。對基因編輯作物的監(jiān)管，李家洋院士等[7]提出一個監(jiān)管框架，為正確引導基因編輯作物育種給出了很好的建議。在不久的將來，基因編輯作物勢必得到十分廣闊的應用。

2 基因編輯作物發(fā)展中科研人員的科普責任

2.1 科普工作是科研人員責無旁貸的社會責任

科普是普及科學技術知識、傳播科學思想、倡導科學方法、弘揚科學精神、樹立科學道德，以提高全民族的科學文化素質和思想道德素質的活動[8]。科普工作與科研工作都是社會主義物質文明和精神文明建設的重要內容，也是中國經濟發(fā)展、科技進步和社會穩(wěn)定的重要保證。科學研究是科學傳播的源頭，科研人員作為正在一線從事科學研究的主體，理應成為科學傳播的重要力量。科研人員參與科普工作可以最大限度地保證科學在傳播過程中保持正確性。隨著科學飛速發(fā)展和學科分工專業(yè)化，科學成果層出不窮，專業(yè)知識高深難懂。而科研人員有堅實的專業(yè)知識，了解前沿的學科動態(tài)，知道研究領域的最新發(fā)展，在所屬專業(yè)范圍內最有發(fā)言權。由科研人員開展科學普及工作可以最大限度地保證科學的正確性，避免專業(yè)知識在傳播過程中被部分媒體出于博眼球和口味迎合等原因而偷換概念或斷章取義的不實報道所誤導異化。特別是在應對公共突發(fā)科學事件時，更要權威科學家的及時介入[9]，將科學真相準確無誤地告訴大眾，避免造成社會恐慌。因此，向公眾宣傳基因編輯作物科研成果，普及植物基因組編輯的基本知識，提高公眾的生命科學素養(yǎng)是科研人員責無旁貸的社會責任。

2.2 科普工作對基因編輯作物的發(fā)展具有重要影響

弗朗西斯·培根指出， “知識的力量不僅取決于其自身價值的大小，更取決于它是否被傳播，以及被傳播的深度和廣度。”這在當代表現得更加突出。科學普及與科技創(chuàng)新二者是相輔相成、相互促進的。越是前沿的科學研究，越是需要社會公眾的理解和支持。加強公眾對科學技術的了解和支持是科學技術發(fā)展的內在需求。社會公眾對農業(yè)現代生物技術的看法可能是制定和實施基因編輯作物監(jiān)管規(guī)程所面臨的很大影響因素[10]。所以，基因編輯作物的生產應用效果不僅取決于科學技術上的進步，而且還取決于公眾對基因編輯作物的科學認知水平和接受程度。因此，科研人員在致力于基因編輯作物創(chuàng)新研究的同時，也要積極投身相關的科學普及工作，為基因編輯作物的健康發(fā)展營造良好的輿論氛圍，在尋求共識、對話協商的科普過程中，與公眾一起共同推動科技與社會的發(fā)展。

2.3 基因編輯作物的推廣應用需要科研人員積極參與科普工作

科研的最終目的是服務社會。怎樣把科技成果推廣應用出去，使之服務社會是每個科研人員必須思考的問題。科學知識的及時高效傳播直接影響到科技創(chuàng)新及其成果的推廣應用[11]，因此，科研人員積極參與科普工作有助于科技成果加快向現實生產力轉化。具體到基因編輯作物，科研人員積極參與基因組編輯技術相關科普工作，一方面有助于社會公眾對基因組編輯技術有全面的認識，為基因編輯作物的推廣和應用打下良好的社會基礎；另一方面，也有利于科研人員在基因編輯作物的研發(fā)過程中加強針對性和實用性，使科研人員完成的科研成果更 “頂天立地”——既高精尖又接地氣，更有利于基因編輯作物的推廣和應用。因為跟公眾接觸越多，科研人員在進行專業(yè)研究的同時越可能站在公眾的角度思考 “為什么要做這個 ” “做這個研究有什么用”以及 “哪些人可以從這一研究成果中獲益”等問題，使專業(yè)研究更著眼于解決社會實際問題，使科研成果更能滿足公眾的需求。培育科研成果就像培養(yǎng)孩子，父母對子女教育過程的積極參與有助于發(fā)揮出孩子的最大潛能，同樣地，在科技成果轉化過程中，科研人員對科技成果的宣傳推廣等科普活動也有助于發(fā)揮科研成果的最大效用。因此，科研人員積極參與基因組編輯科普活動，對促進基因編輯作物的推廣應用具有積極作用。

3 科研人員參與基因編輯作物科普工作面臨的現實障礙

科研人員參與基因編輯作物科普工作所面臨的現實障礙主要有以下幾個方面：

3.1 公眾對生物技術的信任危機使基因編輯作物科普面臨嚴峻挑戰(zhàn)

由于中國在轉基因技術發(fā)展初期對轉基因科普工作不夠重視[12]， “假新聞” “謠言” “小道消息”等各種謬誤充斥于世，這不但誤導了公眾，也阻礙了人們對轉基因真相的了解。人們圍繞轉基因展開了曠日持久的爭論，出現了不少對轉基因技術懷疑和擔憂的聲音，甚至引起了社會恐慌，這大大阻礙了轉基因作物產業(yè)化進程[13]。公眾對科學的不信任達到了前所未有的程度。

基因編輯技術是繼轉基因技術之后近幾年迅速發(fā)展起來的一項生物技術，可以為作物遺傳改良提供前所未有的創(chuàng)新性育種方法，讓科研人員更高效、精確地培育出高產、優(yōu)質、多抗、高效的作物新品種，將在農業(yè)生產上大放光彩。但基因編輯作物的安全性問題同樣引起了全社會的關注，一些反對轉基因的非政府組織甚至極力抵制基因編輯產品。目前世界各國在基因組編輯技術及其產品方面還沒有明確的、針對性的法律法規(guī)，對其安全性及其安全管理很大程度上還處于討論階段或發(fā)布初步管理建議階段。當前公眾對基因編輯作物的認知水平和接受程度還不高，基因編輯作物科學普及工作面臨很大的挑戰(zhàn)。

3.2 科普責任認識不足導致科研人員開展科普工作的積極性不強

根據公眾理解科學理論，科學家必須學會并心甘情愿地與大眾交流，把促進公眾理解科學作為其職業(yè)責任的重要組成部分。這是改進公眾理解科學的途徑和機制的重要內容[8]。雖然在國家層面習近平總書記已經把科學普及提高到了與科技創(chuàng)新是實現創(chuàng)新發(fā)展的兩翼的高度，但是，部分科研人員對科普責任認識不足，在思想上對科普不夠重視，在潛意識里把從事科學普及活動看作不務正業(yè)，認為開展科普工作分散了做科研的精力，因此開展科普工作的積極性不強。此外，目前科研人員進行科普工作的相關激勵機制還比較缺乏，科研人員從事科普工作現實中存在時間精力有限、沒有相應的經費、單位不夠重視等情況，科研人員主要靠自身內在的自覺在參與科普活動，而來自外部的激勵則相對缺乏[14]。這也嚴重制約了科研人員參與科普工作的積極性。

3.3 科研人員自身科學傳播能力的不足很大程度上影響了科普活動的有效性

科學傳播是一種復雜的公眾溝通活動。對于基因編輯作物這樣前沿且具有一定爭議性的科學議題，科學家自上而下的向公眾單向傳輸科學知識和科學過程的傳播方式已不能適應現代科普要求。要使科學傳播有效，在進行科普時必須加強與公眾的平等交流和對話，同時充分考慮公眾的個體因素，從受眾的需要出發(fā)，結合活動發(fā)生的情境找到能夠激發(fā)受眾個體接受科普信息的路徑[15]。這不僅需要相關的傳播學知識，而且涉及社會心理學、教育學和語言學等不同領域的內容，對科研人員的科學傳播能力提出了新的要求。大部分科研人員缺乏科學傳播的專業(yè)訓練以及與公眾溝通對話的經驗，受自身知識結構的局限，如果只是向大眾普及學科前沿知識可能還好，一旦話題涉及到科學對社會、倫理、宗教、文化等方面的影響時，往往就感覺到力不從心了[16]。此外，科研人員的專業(yè)工作性質決定了他們注重邏輯思維，強調事實根據，語言要嚴謹客觀，不能有自己的私人感情夾雜在里面。跟同行交流，用數據說話就夠了。然而，把學術文章的數據、圖表放在普通大眾面前顯然很難達到跟同行開學術會議時的效果，這些對公眾來說太枯燥無味、太專業(yè)術語化了。因此，無論是科普創(chuàng)作還是口頭交談，科研人員使用學術語言慣了，跟公眾交流時要把自己的專業(yè)知識換成老百姓喜聞樂見的大眾語言，對不少科研人員來說是個很大的挑戰(zhàn)。科研人員科學傳播能力的不足直接影響基因編輯作物科普活動的有效性。

4 加強科研人員基因編輯作物科普能力建設的對策

基因編輯作物的健康發(fā)展需要科研人員加強基因編輯作物科普能力并積極參與科普活動，讓公眾更深層次的了解基因編輯作物，從而使科學共同體與公眾共同推動基因編輯作物研究與開發(fā)的健康發(fā)展。

4.1 提升科研人員科普責任認識

要進一步加強科研人員對科學普及工作相關政策法規(guī)的學習，使科研人員深刻理解科技創(chuàng)新、科學普及是實現創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，把科學普及在科研人員心中的位置提高到與科技創(chuàng)新同等重要的位置。同時，要在科技工作者群體中進一步創(chuàng)造良好的科普工作氛圍，使科研人員以提高全民科學素質為己任，把普及科學知識、弘揚科學精神、傳播科學思想、倡導科學方法作為義不容辭的責任[14]，提升科研人員的科普責任認識。鼓勵和支持科研人員利用出版物、影視和新媒體等多種傳播平臺，以及科普展覽、體驗營和科學開放日等多種傳播渠道，與媒體、科技教育界等合作，向社會公眾傳播基因組編輯技術及基因編輯作物的科學知識、科學方法、科學精神和科學文化[11]。

4.2 抓好科研人員科普隊伍建設

基因編輯作物科普工作任重而道遠，單靠個別科研人員的力量是無法完成的，必須抓好科研人員科普隊伍建設，形成合力。首先要抓好科普技能培訓，提高科研人員科普綜合素質。通過培訓會、課程學習和網絡教育等方式[17]，對科研人員開展科學傳播方法、科普創(chuàng)作、公眾演講、科普講座等科普技能培訓，提高科研人員與公眾、媒體以及決策者等不同目標人群進行有效溝通的能力，使科研人員在科普過程中能將高深難懂的專業(yè)知識以通俗易懂的語言表達出來，讓受眾愿意聽、聽得進、能理解、有共鳴，提高科普工作的有效性。其次，注重鍛煉，提高科研人員科普實踐能力。通過科技活動周、科普日活動、成果推介會、技術培訓以及相關展會等活動鍛煉科研人員的科普實踐能力，培養(yǎng)一批科普技能過硬的科研人員隊伍，更好地為科普事業(yè)服務。最后，要重視理工科學生科普能力的培養(yǎng)，在大學、研究生的課程中開設科普技能課程，通過科學傳播理論課程的學習和科普實踐活動的鍛煉，增強理工科學生科普工作的興趣和科普工作技能，為科普隊伍培養(yǎng)后備力量。

4.3 建立健全科研人員科普能力建設的科學機制

建立健全科研人員科普能力建設的科學機制是提高和增強科研人員科普能力的有效途徑。要加強科研人員基因編輯作物科普能力建設，必須從以下幾個方面完善相應的機制：

一是保障機制。科研人員以承擔項目的形式開展專業(yè)研究工作。項目的研究內容、研究目標及考核指標是指引和約束科研人員具體研究活動的指南。因此，管理部門在基因編輯作物相關項目立項時，增加與基因編輯作物相關的科普活動設計，將基因編輯科學普及納入項目考核目標，使科普成為項目的一部分，同時允許科研項目安排一定比例經費作為科普活動經費，并在項目合同中分配出適當時間用于項目科普[18]，這樣將大大緩解科研人員在經費和時間精力等方面開展科普活動與科技創(chuàng)新的矛盾，為科研人員科普活動的開展提供保障。

二是激勵機制。對于科研人員尤其是中青年科研人員，職稱晉升和年度考核是最大的工作壓力來源[14]。加強科研人員參與基因編輯作物科普活動的正面激勵，把基因編輯作物的科普工作量和成效作為科研人員職稱評聘和崗位聘任及年度考核的考核評價依據，將大大激發(fā)科研人員參與基因編輯作物科普的工作積極性。同時，對于科研人員在完成本職工作之外參與基因編輯作物科普活動做出的貢獻，單位也可以將其納入績效考核，給予額外獎勵。

三是評價機制。對基因編輯作物的科研項目驗收、科技成果評估以及科技獎勵評選，可以適當考慮增加從事基因編輯科普活動的內容，使基因編輯的科研目標在科學創(chuàng)新和科學普及兩個重要方面都得到體現。將科普工作納入科研人員社會服務評價體系，以科學合理的評價機制督促科研人員重視科普工作，鼓勵科研人員積極投入基因編輯作物科普活動中去。