2020-11-26|閱讀時間 ‧ 約 8 分鐘

諾貝爾奬系列專題2：無與倫比的美麗新世界 ——基因編輯技術CRISPR-Cas9的省思

諾貝爾化學獎

瑞典皇家科學院將2020年諾貝爾化學獎授予法國學者夏彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）與美國學者杜德納（Jennifer A. Doudna），表彰兩位科學家對基因編輯（Genome Editing）技術的貢獻。她們開發的 CRISPR-Cas9 「基因剪刀」，可以極精準地改變動植物與微生物的去氧核醣核酸（DNA），將分子生物學、癌症創新治療、遺傳疾病、與植物抗病育種的相關領域帶入嶄新的時代。

CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat）（群聚且有規律間隔的短回文重複序列）是一種細菌對抗外來病毒的後天免疫系統。細菌基因組中會對曾經入侵的病毒DNA產生記憶，因為當細菌遇到病毒入侵時，細菌的核酸酶 Cas9 會剪下病毒的一小段 DNA，嵌入自己的基因組上。這種細菌的免疫機制，稱為 CRISPR-Cas9。日後再面對相同病毒的攻擊時，細菌就會透過這些基因片段來偵測，並藉此來分解外來的DNA。

造物者的手術刀

細胞修復受損的DNA有兩種方法，非同源性末端結合（Non-homologous end joining, NHEJ）是直接把斷裂處接合，而同源性定向修復（Homology directed repair, HDR）則是拿另外的DNA 做模板，複製正確的 DNA 片段，以接合在DNA斷裂處。當細胞選擇HDR的修復方式時，基因編輯技術才有機會把正確的基因送入。而每種細胞面對 CRISPR 的反應不太一樣，有些細胞的開關是 HDR 與NHEJ 各半，而有些細胞，完全是 NHEJ。

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實務上的操作是將 Cas9 做好並放入冰箱冷凍，想要剪掉某段目標 DNA，先訂做單股與目標基因互補的引導RNA 序列，然後將 Cas9 解凍、與引導 RNA 結合，再用電擊的方式送入細胞核，引導 RNA會找到與其互補的 DNA序列，再讓Cas9 去剪開雙股螺旋DNA，然後透過HDR的修復方式，正確的基因就有機會被細胞拿來修補 Cas9 剪下的斷口，如此便完成了基因編輯。

基因編輯技術大幅加快了基因工程的速度，人類因此可能改寫基因密碼、掌控演化、甚至影響生命的未來。然而，現階段CRISPR技術上並未成熟，有可能意外編輯了基因組中其他的基因，造成不可預測的後果，運用在人體實驗上存在極大的風險。所以，目前基因編輯還不適合直接編輯人體內的細胞或胚胎細胞，比較安全的做法是將細胞取出，在體外編輯，如應用在治療鐮刀形紅血球貧血症的例子。

孤寂的美麗新世界

CRISPR-Cas9 也帶來倫理與基因突變風險的隱憂，最著名的爭議性事件是2018年中國的「免疫愛滋病基因編輯嬰兒」。科學家透過基因編輯技術，對一對雙胞胎嬰兒胚胎細胞的CCR5基因進行改造，嘗試使嬰兒獲得對愛滋病的免疫力。而圍繞著基因編輯另一個主要的議題，就是這樣的技術如果不是用於治療罕見或致命遺傳疾病，而是用來優化智力、體能、或外表的增強（Enhancement），是否無形中加劇了社會的不平等？

基因編輯可能化約為簡單的經濟行為，按市場的供需機能運作，具備經濟優勢的人可以透過基因編輯人類胚胎來訂做「客製嬰兒」（designer baby），以取得較有競爭力具生物優勢的後代，也就是說，這樣深化了的社會不平等是直接寫入DNA中的。而對於人類以外的其他物種而言，基因編輯到底是促進了演化，還是其實加速了滅絕，也是值得我們深思的。

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英國作家阿道斯・赫胥黎（Aldous Huxley）的《美麗新世界》（Brave New World）描繪2540年時未來世界的樣貌，人類將全數從試管中誕生，有著於胚胎發育期與成長時的「制約」所註定的社會階級。在這美麗的烏托邦，去除人性的理性化社會與極權主義的統治中，人類再也不需要思考，也不需要擁有自我意志。而這樣「美好」的生活，卻無法帶給每一個人真正的快樂。美國生物學家愛德華．威爾森（Edward O. Wilson）將這種人為干預的演化稱為「意志型演化」（volitional evolution）。這種型態的演化可能會造成族群內的基因差異減少，以及面臨創造出的新物種對生物圈造成難以預料的連鎖反應。

威爾森甚至提醒我們：「人類世（Anthropocene）：一個屬於人類、為人類而存在、以人類為中心，以致其他生物都淪為次要或消失的時期。我寧可將這個悲慘的未來稱為『孤寂時代』（Eremocene, the Age of Loneliness）」。

基因多樣性之必要

學者提出基因編輯逐漸取代物種演化過程中的自然選擇，複製優秀基因，剔除劣質基因，長期對生物遺傳多樣性可能會造成衝擊。其實我們只要仔細思考基改食品（Genetically Modified Foods）目前出現的問題就可以明白。

科學只能提供工具，卻不能給予答案。基因編輯需要與時俱進地修訂相關的法律，而對應的倫理道德的底線也應該由整個社會一起討論，而不是由科學家或政府單方面決定。公眾參與（Public Engagement）是必要的形成共識的途徑。此外，對於基因編輯用於優化智力、體能、或外表的增強的議題，我們也應該反思是否是我們自身的意識形態，或是社會文化根深蒂固的偏見與歧視所造成。如同生物多樣性對生態圈之必要，能包容與欣賞多元價值、接受差異與缺陷、以及扶弱助殘的社會，才能長期健全運作。

演化，是不斷改變與適應的過程。人類勢必需要跟著科技的進化而再度演化，因為人為創造的文化與科技帶來的改變，將巨大地影響這個物種的未來。我們的確活在物質的慾望中，時時尋找使自己快樂的方式，然而，我們也同時追求著滿足精神層面人生的意義。就是在這樣的對立拉鋸的動態平衡中，完整了人性。基因編輯技術的出現，引發我們去思索「我們是誰、什麼是人」，以及關心我們與其他物種間的關係與生態環境。人類在演化的長河中行至此刻，擁有集體意識與理性思考，這是人類異於其他物種之處，也是我們對地球應負的責任，維持基因的多樣性與不斷地思索與辯證，才能讓我們演化成為更好的人。

責任編輯：黃璿聿　核稿編輯：鄒宇晴

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