【2022導讀文示範專欄】生命密碼的駭客任務(黃貞祥)

撰文:黃貞祥|來自馬來西亞,現任教於清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。

當初我在學習分子生物學的基因轉殖(transgenesis)技術時,才知道原來要把一段外來的基因轉殖到生物體內,不像科幻電影中那樣用鍵盤敲幾下就搞定——基因片段要用聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)擴增並在電泳凝膠中分離,再借助許多酵素在管子裡和載體剪接,然後利用病毒、電穿孔(electroporation)、基因槍(gene gun, biolistics)等方法讓基因進入宿主細胞。更難以預料的是,外來基因會插入基因體的哪些位置幾乎全憑運氣。接著還要辨識出已被轉殖的個體,最後設計遺傳實驗,讓外來基因能代代相傳。

舉例來說,基因轉殖就像是一位編輯在大作家的小說中發現,可以再插入一個小故事讓劇情更精彩,或者原著中有個明顯的疏失,可是卻只能把想要加入的小故事或該修正段落的篇章,以隨機複製、貼上的方式插入小說中,還要期待不會破壞原本小說的重要情節。因為無法控制插入之處,只好增加許多版本並重覆同樣的動作,然後再海選出還算適當的版本出版。

以上狀況在近年有了很大的改變,科學家從細菌的免疫系統中發現了一個絕佳的方法——細菌記憶病毒感染的分子機制(CRISPR),可以讓我們用來編輯基因,就像用文書處理軟體編輯文字檔案。這個基因編輯方法成為了劃時代的新工具,讓法國微生物學家夏彭提耶(Emmanuelle Charpentier)與美國分子生物學家道納(Jennifer Doudna)榮獲了2020 年諾貝爾化學獎的桂冠,也是生物技術史上最重要的里程碑之一。

在 CRISPR 基因編輯的新技術出現之後,不少專家學者開始主張,CRISPR 可以取代傳統的基因改造方法。因為 CRISPR 技術可以精準地編輯基因,就像那位出版社編輯,只需要在文書處理軟體中找到適合的位置,再直接插入文字,或者將那個疏漏的篇章直接修正就好。新舊技術的差異之大,就像是從鉛字排版進化到電腦文書處理一樣。

然而,這一切就開始變得完美了嗎?如果讓基因編輯和天然的突變一樣改變了某個基因的功能,它們真的完全安全無虞?我們人類的遺傳缺陷,是否也能用此方法進行改造呢?當我們已經能夠精準地改變基因,甚至訂製嬰兒已經從「辦不辦得到」變成「應不應該去做」的問題時,究竟還有什麼需要我們再三思慮?

英國分子遺傳學家卡雷(Nessa Carey)撰寫的《竄改基因:改寫人類未來的 CRISPR 和基因編輯》(Hacking the Code of Life: How Gene Editing Will Rewrite Our Futures)就是要帶我們探討基因編輯技術所帶來的形形色色的問題。相信對大多數非生命科學相關科系出身的讀者來說,基因編輯技術的應用和倫理問題比技術本身更重要許多。這本入門書盡可能地使用平易近人的文字,讓我們理解到基因編輯技術解放出的強大力量,以及我們將在倫理道德上面對什麼樣的挑戰。

在《竄改基因》一書中,還是有對基因編輯做了簡單的解釋,讓我們理解這個技術的新穎和獨到之處。接著,卡雷用了各種動、植物甚至人類為例,讓我們見識到善用這個技術將會如何提高動植物的產量、抗病性等,也為新藥開發帶來希望,甚至根治遺傳疾病。她也對歐盟把基因編輯和傳統基因改造混為一談、做同樣的管制感到沮喪。事實上基因編輯可能比起傳統誘導隨機突變的方式更精準且安全,但後者反而是被允許的。

當基因編輯直接應用到人類身上,修改後代子孫的基因時,我們便面臨到完全不同的處境。中國南方科技大學的賀建奎私自修改了一對新生雙胞胎姊妹的基因,在國內、外都引起軒然大波,連基因編輯技術的發明人和倡導者都群起反對。為什麼會這樣呢?其實這個看似美好的技術,還隱含一些技術上的問題有待改善,而且對於人類基因的功能,我們所知仍十分有限,現在貿然進行編輯反而可能幫倒忙。就像三流編輯搞不懂大作家埋藏的伏筆,就擅自更動文字而弄巧成拙,還有可能把曠世巨作化作為平凡無奇。

除了基因編輯的風險,我們也不能逃避倫理道德的問題,畢竟有不少電影編劇愛把瘋狂科學家改造人類的失敗,當作科幻片的老掉牙題材,因此任何魯莽之舉,都可能會加劇大眾對科學的不信任。另一方面,身而為人,我們也必須面對知情同意、平等性、歧視的問題,如果富人父母可以未經子女知情同意的情況下,編輯了他們的基因試圖讓後代更完美,那麼對患有嚴重遺傳疾病更需要優先治療的平民百姓公平嗎?當大家都可以任意修復遺傳缺陷,那些不願進行基因編輯的人是否會受到更嚴重的歧視呢?

水可載舟,亦可覆舟,天使與魔鬼可能只是一念之差,當我們清楚人性中有什麼事情不可違背,還有我們期待的美好世界中不該發生什麼憾事,我們才能夠好好掌握這把由竄改基因帶來的雙面刃。


書名:《竄改基因:改寫人類未來的CRISPR和基因編輯》
作者:奈莎・卡雷(Nessa Carey)
譯者:陸維濃
出版社:貓頭鷹

出版年:2022年1月

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