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後人類時代(下):基因編輯大哉問,為何不讓我們更適合生存?

西方科學家對人類胚胎實驗感到焦慮,但中國的科學家對這種實驗抱著樂觀的態度。 圖/...
西方科學家對人類胚胎實驗感到焦慮,但中國的科學家對這種實驗抱著樂觀的態度。 圖/美聯社

▍上篇:

後人類時代(上):科學家如何發現基因「可編輯」?

操縱基因是一回事,操縱基因組則是截然不同的另一回事。1980和1990年代,DNA定序和基因複製技術讓科學家能了解並操控基因,因而熟練地掌握了細胞生物學。不過,能夠在自然環境下(尤其是在胚胎細胞和生殖細胞中)操控基因組,則開啟了通往更強力科技之門,攸關利害的不再只是細胞,而是生物體——我們自己。

基因改造人類,都在現有技術的範圍內

1939年春,愛因斯坦在普林斯頓大學他的研究室內思索核子物理的發展,發現要創造威力無窮武器的每一個步驟都已經個別完成:鈾分離、核裂變、連鎖反應、反應緩衝,和在反應室內的控制釋放都已各就各位。唯一欠缺的就是順序:如果能把這些反應依序組合,就能造出原子彈。

1972年,保羅.伯格在史丹福凝視著凝膠上的DNA條帶,發現自己也處在類似的關鍵點。基因的剪切和黏貼、創造嵌合體,和把這些基因嵌合體引入細菌和哺乳動物的細胞都讓科學家能夠操縱人類和病毒之間的基因混合體,現在需要的只是把這些反應依序串連。

就人類基因組工程而言,也處在類似的時刻(就像感覺到胎動)。我們可以依序想像下列步驟:

  1. 取得真正的人類胚胎幹細胞(能夠形成精子和卵子);
  2. 在這個細胞創造有目的且可靠的遺傳修飾方法;
  3. 導引經基因修飾過的幹細胞轉化為人類的精子和卵子;
  4. 藉由體外受精把那些經修飾的精子和卵子孕育成人類胚胎。

這般如此,就輕而易舉地得到基因改造的人類。

這裡的每一步驟都在現有技術的範圍之內,並沒有變任何戲法。當然還有許多領域待探索,例如,能否有效改變每一個基因?這種改變會有什麼附加效果?由胚胎幹細胞形成的精子和卵子細胞,是否真的能產生功能正常的人類胚胎?另外還有許許多多細節技術障礙,不過這個拼圖的關鍵部分已各得其所。

可想而知,以上每一個步驟目前都受嚴格的法規和禁令控管。終於在2009年,美國聯邦長期凍結胚胎幹細胞的研究經費由歐巴馬政府解禁,准許提取新的胚胎幹細胞。然而,儘管有新法規,國家衛生研究院依舊禁止兩種人類胚胎幹細胞研究。第一,科學家不得把這些細胞導入人類或動物體內,讓它們發育為活體胚胎;第二,在「可能導入生殖細胞」(即精子或卵子細胞)的情況下,不能在胚胎幹細胞上進行基因組修飾。

2015年春,本書即將完成之際,包括杜德娜和巴爾的摩在內的一群科學家發表了共同聲明,希望科學界暫停臨床上使用基因編輯和基因改造技術,尤其是把這種技術應用在人類胚胎幹細胞。聲明中表示:

長久以來,社會大眾對人類生殖細胞系工程既感興奮又抱持疑慮,尤其擔心會造成「滑坡效應」:從原本的治療用途,流落到沒有絕對必要,甚至是製造問題的用途。我們討論的重點是,處理或治療人類的嚴重疾病是不是基因組工程責任的目標?如果是,又應該在什麼情況下使用?例如,用這種技術改變致病基因突變,讓它變成異於健康人典型的序列的做法適當嗎?就連這看似單純的情境,都會引起嚴重的關切。因為,我們對人類遺傳學、基因環境互動和疾病途徑的理解仍是有不足之處的。

賀建奎以PPT簡報自己學術成果。 圖/美聯社
賀建奎以PPT簡報自己學術成果。 圖/美聯社

修改及掌控遺傳命運,對整體人類可能造成莫大風險

許多科學家都認為暫停令可以理解,甚至有其必要。研究幹細胞的生物學家喬治.戴利(George Daley)說:

基因編輯引發了最基本的問題,那就是我們要怎麼看待我們未來的人類,以及我們要不要採取急遽的步驟,修改我們自己的生殖細胞系,掌控我們自己的遺傳命運。這對整體人類都可能造成莫大的風險。

在很多方面,這些科學家提議的限制方案都教人想到厄西勒瑪令,其目的是要限制技術的使用,直到釐清這種技術在倫理、政治、社會和法律上的意義,它要求公開評鑑科學及科學的未來,同時也坦白承認我們離製造永久改變人類基因組的胚胎已經近在眉睫,從胚胎幹細胞創造出第一個小鼠胚胎的麻省理工學院生物學家耶尼施說:

很明顯的,人一定會試著在人類身上進行基因編輯,我們必須制定具原則的協議,確定我們要不要以這種方式增強(enhance)人類。

注意,他用的字是「增強」,象徵著科學家已遠遠偏離了基因工程的傳統限制。在基因編輯技術發明之前,「胚胎選擇」讓我們能做到信息由人類基因組剔除:透過胚胎著床前基因診斷選擇胚胎,亨丁頓氏症突變或囊性纖維化突變就能由特定家族的血統中移除。

相較之下,以CRISPR/Cas9為基礎的基因組工程,讓我們能在基因組內添加信息:基因可以被蓄意改造,新遺傳碼可以寫入人類的基因組。法蘭西斯.柯林斯寫信給我:

這表示人們會用「改進」自己為理由,操控生殖細胞,這也表示會有人擁有決定什麼是「改進」的權力。任何考慮這樣做的人都該知道自己的狂妄。

因此,問題的癥結不是基因的解放(擺脫遺傳疾病的限制),而是基因的增強(擺脫人類基因組編碼的現有形式和命運的界限)。這兩者之間的差別就是未來基因編輯渦流脆弱的支點。如果如歷史教導我們的,一個人的疾病是另一個人的常態,那麼一個人對「增強」的理解,可能會是另一個對「解放」的想法(就如華生所問的,「為什麼不讓我們自己更適合生存一點?」)。

然而,人類能負責任地「增強」自己的基因組嗎?增加我們基因編碼的自然信息,會有什麼後果?我們能不能讓我們的基因組變得「好一點」,而不冒會讓我們自己「壞很多」的風險?

11月28日,南方科技大學副教授賀建奎現身香港大學舉行的第二屆人類基因組編輯國際...
11月28日,南方科技大學副教授賀建奎現身香港大學舉行的第二屆人類基因組編輯國際峰會。 圖/美聯社

西方科學家對人類胚胎實驗感到焦慮

2015年春,中國某間實驗室宣布它在不經意間跨越了障礙。廣州中山大學由黃軍就率領的團隊由一間體外受精診所取得86個人類胚胎,並用CRISPR/Cas9系統矯正了一個和常見血液疾病有關的基因(只選用了不能長期存活的胚胎),其中71個胚胎存活。經基因測試的54個胚胎中,只有4個被插入了矯正的基因。更可怕的是,這個系統有錯誤存在:在所有測試的胚胎中,有三分之一的胚胎在其他基因上也產生了意外的突變,連正常發育和生存必需的基因也發生突變。實驗因而叫停。

這是個雖魯莽卻大膽的實驗,用意是引起反應,而且也的確奏了效。全球科學家對這種修改人類胚胎的嘗試都表現極度憂慮和關切,地位最崇高的科學期刊,包括《自然》、《細胞》和《科學》皆指出此實驗大大違反了安全和倫理的標準,拒絕發表他們的報告(他們的結果最後終於發表在很少人點閱的網路期刊《蛋白質+細胞》Protein+Cell)。

然而,儘管生物學者滿心恐懼不安地讀這個研究,他們卻心知這只不過是跨出缺口的第一步。中國的研究人員採取了通往永久人類基因工程的最短捷徑,可想而知,胚胎遍布了未能預見的突變,但這個技術可以用多種變化修改,讓它更有效、更正確。比如,如果採用胚胎幹細胞和以幹細胞生成的精子和卵子,這些細胞就能預先篩檢、去除有害的突變,大量提升基因標靶的效能。黃軍就告訴記者:

打算採用不同策略,減少偏離目標突變的數量。例如,些微調整酶,引導它們更精確地到達指定的位置、引入不同形式的酶、協助規範它們的壽命,因此能在突變累積之前關閉它們。

他希望在幾個月內,能嘗試此實驗的改良版本;這回他希望能有更高的效能和精確度。他並不是吹牛:修飾人類胚胎基因組的技術或許複雜、缺乏效率、錯誤百出,但它並非在科學所及的範圍之外。西方科學家對黃軍就的人類胚胎實驗感到焦慮,而且也的確有其道理,但中國的科學家對這種實驗抱著樂觀的態度。2015年6月底,一位科學家在《紐約時報》表示,「我認為中國並不想接受暫停令。」一位中國生物倫理學家澄清說,

儒家思想認為生而為人。這與美國或其他受基督教影響的國家不同,由於宗教的關係,這些國家可能感覺做胚胎研究不可行。我們的「紅線」是只有十四天以內的類胚胎可以用於實驗研究。

另一位科學家寫到中國的做法是「先做再想」,有些公共評論者似乎認同這種策略;《紐約時報》的民意論壇版,也有讀者支持取消人類基因組工程的禁令,呼籲西方國家加緊實驗,部分原因就是要和亞洲的研究相抗衡。中國人的實驗顯然已提高了舉世在這方面的賭注,有作家寫道,「如果我們不做這個研究,中國也會做。」改變人類胚胎基因組的動力已經變成了洲際武器競賽。在寫作本書之時,據報導中國已另有四個團隊正進行把永久突變導入人類胚胎的實驗。本書出版時,人類胚胎的靶向基因組修飾,說不定已有成功的例子,第一個「後基因組」人類可能即將誕生。

基因編輯技術發表人之一杜德娜,也在香港大學的人類基因組編輯國際峰會上報告。 圖/...
基因編輯技術發表人之一杜德娜,也在香港大學的人類基因組編輯國際峰會上報告。 圖/美聯社

※ 本文摘自《基因:人類最親密的歷史》第六部,原標題為「基因治療:後人類時代」,更多內容請參本書。


《基因:人類最親密的歷史》
作者:辛達塔.穆克吉(Siddhartha Mukherjee)
譯者:莊安祺
出版社:時報出版
出版日期:2018/07/24

《基因:人類最親密的歷史》書封。 圖/時報出版提供
《基因:人類最親密的歷史》書封。 圖/時報出版提供

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