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基因編輯技術該怎麼用? 諾貝爾獎得主的呼籲──讀《基因編輯大革命》我思(Part 1)4
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基因編輯技術該怎麼用?

諾貝爾獎得主的呼籲──讀《基因編輯大革命》我思

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2020
年諾貝爾化學獎頒給道納(Jennifer Doudna)與夏彭提耶(Emmanuelle Charpentier)兩人,因其開發了CRISPR-Cas9基因編輯技術。

 

CRISPR為「常間回文重複序列叢集」(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, CRISPR)的縮寫,源自細菌的後天免疫系統,負責消滅入侵的外來質體或噬菌體。它由導引RNAguide RNA, gRNA)和切割酵素酶蛋白(Cas9)組成,前者帶後者找到病毒的DNA序列進而將其切割分解。比起之前的基因編輯工具,如「類轉錄活化因子核酸酶」(transcription activator-like effector nuclease, TALEN)、「鋅指核酸酶」(Zinc-finger nuclease, ZFN)等,CRISPR大幅降低成本,操作簡易且更精準,為當前最好用的基因編輯工具。到了今天此科技已廣用於醫療與農業等領域,但爭議也漸多。

 

科學家的妙筆生花

經數年目睹與反思該技術對社會的影響與爭議,2017年,道納與其學生著書《基因編輯大革命》(A Crack in Creation),向普羅大眾作出解釋。其揭櫫的議題,在今天更形關鍵與急切、更值得深思與慎行,主因在於:生理演化的慢條斯理,趕不上文明的日新月異。

 

《基因編輯大革命》全書分為8個章節,一半解釋CRISPR科技的來龍去脈,其餘談社會的認知爭議與溝通。作者強調善用科技,悲天憫人的情懷,瀰漫全書。

 

內容上亦穿插了作者的歷程故事,讓讀者得以一窺科學家生涯的因緣際會,與把握機會的各種層面。例如道納7歲時,舉家從華府遷移到夏威夷,夏威夷島上豐富且獨特的生物形態,引發了童年的她對生物學的好奇,更在她心中埋下了科學研究的種子。到了中學,從她父親贈與諾貝爾獎得主華生(James Watson)的著作《雙螺旋:發現DNA結構的故事》(The Double Helix)獲得啟發,深深被這完美對稱的雙股螺旋結構當中的生命奧秘所吸引,進而投身於生命科學。又如,2006年時,加州大學柏克萊分校同事班菲爾德(Jillian Banfield)的牽線下,首度認識CRISPR,讓她開始對這個發生在古微生物的有趣現象深深著迷。

 

而後在2011年,在一場國際研討會,道納經人介紹,認識了法國的微生物學家夏彭提耶,兩人相談甚歡而決定合作。夏彭提耶率先發現有兩種RNA負責將Cas9導向目標DNA,道納則發現這兩個RNA可嵌合在一起,形成可客製化的單鏈導引RNA去找目標基因。合作結果,此「Cas9和單鏈導引RNA」雙分子系統大幅簡化實驗步驟,使基因編輯更有效率。

 

擔心基因編輯利器遭誤用

基因編輯技術已產生許多令人驚艷的範例,包括修正獵犬的肌肉萎縮基因缺陷、抗病稻米,可望用來消除鐮刀形血球貧血症與肌肉萎縮症等人類疾病,甚至改變後代的基因體。

 

好啦,我們能讓胚胎突變細胞「正常化」,就可能有人能將正常細胞「超級化」,包括降低罹患糖尿病的機率等。也因此出現反彈聲浪,認為將擴大社會和遺傳不平等、促成新優生學等。《基因編輯大革命》即提出省思,認為人類已可控制我們這物種的演化,其結果將超出我們的理解範圍,提出「像人類這般各持己見而又難妥協的物種,會用此強力科技工具做什麼?」的大哉問。

 

作者原以為科技衍生的社會問題,就留給生物倫理學家,自己則專心科技研發。但後來轉念:

「但身為開發此領域一份子,我深覺有責任協助引導相關的溝通……應當即刻展開對話。」

 

於是,作者到州政府、總統科技政策室、中情局等地說明;設立「創新基因體研究所」(內含科技溝通組);辦理論壇與敦促國家科學院號召國際會議。

 

透過基因編輯技術,科學家現在可操縱與修改每個物種的遺傳密碼;CRISPR可編輯生物基因體,且如編輯文章般容易。

 

「……我經常做這樣的夢,現在想來很容易領略到其中深藏的意義。海灘僅是海市蜃樓,但波浪與其激起的恐懼、希望和敬畏的情緒都異常真實。」

 

本書前言中的這兩句話約可形容作者的心情:擔心此科技釀巨禍。書中,作者提到甚至夢見希特勒涉入此科技而嚇醒。

 

接著,作者一想到基因編輯這利器可能遭到誤用,頓覺自己如創造科學怪人(Frankenstein)。亦擔心基因編輯步上「核武秘密研發惹出抗爭」的後塵。雖然基因編輯不會引起像核武般的災難性後果,但社會仍可能對此新生物技術產生不信任感。社會不信任或甚反感,可能來自資訊的缺乏或錯誤訊息的傳播,而妨礙基因編輯應用在相對安全與重要的嘗試上。

 

因此,這領域的科學家有責任公開其研究,也教育民眾,並且參與公共論壇,討論實驗的風險、福祉,否則公眾的反彈可能傷及該領域的發展。

 

以基改歷史為殷鑑

基因編輯與基因工程均「改變基因」,是生命科學研發的利器;但改變的程序不同,前者直接修改基因,後者則引入外來基因,無論是相同物種間的同源基因轉殖,亦或是相異物種間的異源基因轉殖。

 

對於使用基因編輯技術改變作物,有人認為是新育種技術產物,但另有人認為是隱藏版的基改作物,試圖以走後門的方式,偷渡上架。例如,反對者在2016年春天發起抗爭,CRISPR科學家受到以前反基改者的威脅。

 

因此,《基因編輯大革命》作者探討議題亦以基改(基因工程)為借鏡。基改生物(Genetically Modified Organisms, GMO)至今已成過街老鼠。作者提問:民眾會比照接納輻射與化學藥劑而改變基因的作物一樣,接受基因編輯作物呢?或者會認為基因編輯作物也是基改生物而反對呢?

 

要探討此議題,「食品政治學」成了作者需惡補的領域。美國農業部認為基改是「以基因工程或其他更傳統的方法」,此廣泛的定義涵蓋基因編輯等新技術,加上突變育種等傳統做法,則可說我們吃的食物幾乎都是基改生物。不過,一般人認知的基改生物僅指基因工程產生的;其實,生物經歷自然突變、化學誘變、輻射照射等,均改變基因而成為「基改」生物;若選擇性地單挑基因工程反對,實在偏頗而不公平。

 

作者認為,反對者大聲疾呼的,主要著眼於少數幾篇基改生物對人與環境不利的研究,例如,基改馬鈴薯讓老鼠罹癌或是基改玉米害死帝王蝶,但這些研究與後續驗證不符,且受多數科學社群譴責。另一方面,基改技術實際上產生了許多福祉,包括拯救夏威夷木瓜產業。基改食物是消費品中受到最嚴密監督審查的產品,且有幾乎一致的科學共識「基改食品與傳統方法產生的食品一樣安全」,獲得英國皇家醫學會、美國醫學會、美國國家科學院、歐盟委員會、世界衛生組織的支持。儘管如此,仍有約六成美國人認為基改食品不安全。作者認為科學共識與民意分歧,部分因科學家與大眾之交流失敗。所以,科學家需走出象牙塔與善用庶民語言。同理,民眾也要肯花心力學習新科技。

 

筆者在此補充,作者引述的六成美國人誤解事宜,為深具公信力的美國公益皮優研究中心(Pew Research Center2015年提出的民調。相對於只37%民眾認為安全,有88%的科學家(取樣對象為美國科學促進會AAAS會員)認為基改食品安全。因此,不安之因很可能在於誤解,一般人在正式教育中,缺乏這種「基改食品的健康效應」課程,或者,他們不知閱讀優質生物技術專業讀物、查詢英國皇家醫學會與世界衛生組織等深具公信力網站資訊。相反地,他們一直暴露在日常電視與社交媒體等盡是謠言(惡意或善意風向)或「同溫層」(不解者互相強化認知)中。因此,著名荷蘭專家須寇頓(Henk Schouten)名言「你可不喜歡基改,但不能說它危險」,更見針砭之力。

 



轉載自:https://www.scimonth.com.tw/tw/article/show.aspx?num=4945&page=1

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