「基因剪刀」別濫用，國外開放用於作物改良，但編輯人體基因是大忌【TODAY 看世界｜小發明大革命】

大家好，我是鄒宗翰，歡迎收看《小發明大革命》。道納從小就對科學很感興趣，成為了她日後走上基因研究的契機，某天道納得知很多細菌的DNA序列當中都有類似的基因片段，但這些基因片段看起來很像卻又不太一樣，很像是劃重點的螢光筆，長得不一樣的地方才是重點，看到它出現了，就要找出中間長得不一樣的基因片段，這些看起來長得很像，但又有點不一樣的基因片段，叫做「群聚且有規律間隔的短回文重複序列」（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats），英文字母的縮寫就叫CRISPR，道納覺得這實在是太有趣了，便一頭栽進CRISPR的研究。當時關於相關的研究已經注意到，有些蛋白質和CRISPR有關，這些蛋白質簡稱「Cas」（CRISPR-associated），Cas後面接的數字代表不同的蛋白質，就在這個時候，研究病原菌（pathogenic bacteria）的夏彭提耶在研究過程中也遇到了CRISPR，當時她研究的病原菌體內大量存在一種RNA，可以和CRISPR配在一起，所以她懷疑這兩者之間有關聯，如果要解開病原菌的秘密就需要專研CRISPR/Cas9，但夏彭提耶和CRISPR不熟，得找一個懂CRISPR的人來幫忙才行，這時夏彭提耶腦海中浮現的就是道納，接下來的故事就是她們兩個拼湊出CRISPR/Cas9的秘密，當兩者碰在一起，CRISPR就像是一支畫了重點的熒光筆，可以找出DNA上面和這支熒光筆劃的重點一樣的基因片段，而Cas9就是一把可以切斷DNA分子的剪刀。有了CRISPR和Cas9，科學家們就可以在DNA上面想剪哪裡就剪哪裡，所以CRISPR/Cas9被封為「基因剪刀」。

夏彭提耶和道納不只發現了CRISPR/Cas9的秘密，她們還進一步簡化使用方式。讓基因剪刀真的變成了一支配有剪刀的熒光筆，科學家們可以自己劃重點，重點畫完之後就可以讓這把「基因剪刀」自己去找和重點一樣的基因片段，看到一次就切一次，她們也在2015年發表論文教大家如何使用這把「基因剪刀」。

有心人濫用基因剪刀
編輯人類基因犯大忌

「基因剪刀」聽起來像是從天而降的禮物，工具本身是中性的，但使用這項工具的人是抱持着什麼樣的動機，想要做什麼樣的事情？不僅考驗著研究人員自身的倫理道德，也考驗着現行的監管機制是否能夠防止「基因剪刀」遭有心人士濫用。「基因剪刀」問世的這十年內，遇到最大的研究倫理危機，就是2018年轟動全球，被稱為「基因編輯流氓」的賀建奎所做的研究，當時賀建奎聲稱他利用「基因剪刀」的基因編輯技術，成功讓一對中國夫婦產下一對基因編輯雙胞胎寶寶露露和娜娜，根據賀建奎的說法，他找來了7對先生是HIV陽性，太太是HIV陰性的夫婦，幫這7對夫婦製作試管嬰兒，再植入「基因剪刀」編輯胚胎內的CCR5基因，使嬰兒將來可能具有天然抵抗愛滋病的能力，將胚胎植入媽媽體內，最後只有一對夫妻成功生下寶寶，也就是露露和娜娜。消息一公開立刻引發軒然大波，因為這項實驗牽涉到太多的倫理問題：第一，不能修改人類胚胎期基因，這基本上是科學界的共識，賀建奎犯了大忌。再來是這實驗有很大的瑕疵，愛滋病的母子垂直感染是在生產和哺乳過程中將HIV病毒傳給嬰兒，賀建奎找來的7對夫婦都是父親是HIV帶原者，理論上不太會將HIV病毒傳給嬰兒。第三，賀建奎聲稱修改CCR5基因，可以讓寶寶對HIV免疫，這其實還是個問號。第四，建奎編輯人體基因就算了，根據他的說法露露和娜娜只有一個人的基因是編輯成功的，但賀建奎還是把基因編輯失敗的胚胎植入母體內，讓媽媽生出來，這真的很不負責。事件傳出來之後，大家都想找出賀建奎的人在哪，想釐清整件事情的始末，但都無疾而終，賀建奎消失了很長一段時間，後來被中國當局判刑。據說他在2022年4月已經出獄了，不過還是聯絡不上他，大家也想要找出賀建奎口中的露露和娜娜在哪裡，想知道這對雙胞胎是不是還活着？過得怎麼樣？但也都沒有消息。

基因編輯可改良作物
還有望治療遺傳疾病

這樣聽起來「基因剪刀」好像很可怕，但剛剛提到的只是一個極端的例子，其實「基因剪刀」對人類的幫助很大，像是用在食品上相較於傳統基改技術，基因編輯技術可以做到比較精細的工作，有些國家還因此放寬限制，像是日本就是這樣，在2019年放寬基因編輯食品限制之後，目前已經有基因編輯番茄、基因編輯真鯛和基因編輯河豚上市，基因編輯番茄號稱比一般番茄中多了5-6倍的GABA(y-氨基丁酸)是，吃一顆抵5顆。基因編輯真鯛號稱可以長到一般真鯛的1.2-1.5倍大，魚肉比較多，大家可以吃比較飽。至於基因編輯河豚，不是去掉河豚的毒素，而是號稱成長速度比一般養殖河豚快了1.9倍，能比較早出貨。

除了食品上，2021年在《當代生物學》（Current Biology）期刊上還有科學家發表論文，表示可以利用「基因剪刀」修改埃及斑蚊的視覺，編輯他們眼睛裡的兩種光感應蛋白，讓牠沒那麼容易找到穿着深色衣服的人類叮咬。如果成功，每年可以避免數千萬人感染登革熱、黃熱病和茲卡病毒。2022年一篇在《科學進展》（Science Advances）期刊上的研究則在探討可以使用基因編輯來治療因為在青少年過量飲酒而造成長大後的焦慮和過度飲酒的狀況，簡單來說，研究透過老鼠實驗發現，青少年時期的過量飲酒的人，會讓大腦產生長期的重大影響，基因編輯就是一種潛在解毒劑，重置大腦內的運作，就可以防止未來出現焦慮和酒癮。還有很多關於遺傳疾病的研究，像是用「基因剪刀」來治療地中海型貧血症，遺傳性眼疾或是脊髓肌肉萎縮等等，但目前很多實驗都還在動物上測試，要在人體上試驗，還需要更進步的技術以及明確的道德審查和批准，不然就像我們前面提到的賀建奎讓「基因剪刀」有被濫用的可能。

不知道螢光幕前的你對基因剪刀有什麼看法呢？