打開潘朵拉之盒:中國製造對愛滋免疫的「基因編輯嬰兒」,科學界為何震驚?

打開潘朵拉之盒:中國製造對愛滋免疫的「基因編輯嬰兒」,科學界為何震驚?
圖片來源:About Lulu and Nana: Twin Girls Born Healthy After Gene Surgery As Single-Cell Embryos 影片截圖
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這兩日科學界備受熱議的話題,莫過於中國一對受到基因編輯的人類雙胞胎嬰兒的誕生。究竟賀建奎與他的團隊在這對女嬰身上做了什麼?為什麼這樣的消息會引得眾人一片嘩然?

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這兩日科學界備受熱議的話題,莫過於中國一對受到基因編輯的人類雙胞胎嬰兒誕生了。

這個令人驚訝的消息,來自於中國一名科學家──賀建奎。他在世界愛滋日的前夕於網路上發布了一段影片,宣告在他及研究團隊的努力之下、第一對經過基因編輯而對愛滋病免疫的女嬰雙胞胎,已經在11月的時候誕生在這個世界上。

對於這樣的消息,目前科學界多是抱持著較為負面及質疑的態度。賀建奎所屬的中國南方科技大學(Southern University of Science and Technology)更發出聲明,指其已於今年2月1日停薪留職,大學對他的研究並不知情,校內的生物系學術委員會也認為他「嚴重違背了學術倫理和學術規範」。甚至連中國中央級主管機關國家衛生健康委員會也下令廣東省相關單位調查。

究竟賀建奎與他的團隊在這對女嬰身上做了什麼?為什麼這樣的消息會引得眾人切割、一片嘩然?

基因剪輯的強大工具包:CRISPR-Cas9

根據影片的說明,賀建奎與他的團隊自招募到的夫妻受試者身上,取得精子與卵子進行體外人工受精(In vitro fertilization, IVF)。但和一般體外授精不同的地方在於,研究團隊在卵子與精子結合後,利用CRISPR-Cas9基因剪輯的原理,多送入了一組蛋白質與基因序列,進行了賀建奎口中所稱的「基因手術」(gene surgery)。

CRISPR-Cas9是什麼呢?先來搞懂前面的部分。CRISPR其實是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat(群聚且有規律間隔的短回文重複序列)這一長串英文的縮寫。CRISPR是細菌用來對抗外來入侵敵人的好武器。這邊我以細菌的重要敵人──「噬菌體」病毒來做簡單的解釋。

就像細菌會感染我們人類一樣,噬菌體會感染細菌,然後把自己的基因遺傳物質打入宿主細菌的體內,讓它嵌到細菌本身的基因序列當中。面對自己的基因被嵌入奇怪的東西,細菌便會應用它的武器CRISPR來做反擊,找出不屬於自己的外來基因之後,用剪刀(會剪斷基因片段的蛋白質)將目標基因剔除,再藉由遺傳物質的修復機制,重新黏接起被剪斷的基因片段。看到這裡,有沒有覺得CRISPR這項工具實在是太好用啦?

到了2002年,又有科學家發現一系列與CRISPR相關的Cas(CRISPR-associated genes)基因,其做出來的Cas蛋白質具有剪輯DNA功能,很適合作為物種基因剔除技術的工具。在這當中又以Cas9蛋白質最為常用,而這也是CRISPR-Cas9名稱的由來。

對於科學家來說,CRISPR-Cas9的發現簡直就是挖到寶了。因為它做起來簡單、迅速,成本也較傳統方法來得低。在實驗室裡,科學家也可以藉由這樣的工具來研究特定基因的功能,以驗證某些基因的突變是否和特定疾病具有相關。在過去也有許多研究發表,將CRISPR-Cas9技術應用在基因轉殖植物與動物的設計上。而在醫學研究方面,許多針對傳統上難以醫治的遺傳性疾病治療方法研究,也都有科學家在努力鑽研。

這一切聽起來都很理想,那中國科學家賀建奎的基因編輯嬰兒,為何會讓科學界感到震驚?

基因編輯嬰兒的誕生,打開了潘朵拉的盒子

首先,CRISPR-Cas9基因編輯技術從來就不保證一定會成功。由於愛滋病毒侵入人類的免疫細胞時,需要CCR5輔助受體的幫助。賀建奎便是利用上述的CRISPR-Cas9技術,將還是受精卵的CCR5基因進行改造,之後再植入媽媽體內。使這對雙胞胎女嬰,一誕生就具有突變的CCR5基因,藉此達到對愛滋病毒免疫的效果。

然而CRISPR的基因編輯技術目前仍有許多限制,其中一個可能遇到的嚴重狀況便是「脫靶效應」。所謂的「脫靶」,是指除了在目標基因之外,Cas9蛋白質誤切了其他基因;這可能導致嚴重的後果,甚至引發癌症。此外,CCR5基因在人體除了作為愛滋病毒入侵的輔助受體之外,是否還扮演其它我們尚未發現、卻相當重要不可或缺的角色,我們也不得而知。如此將一個胚胎的特定基因剔除或進行突變,只為了預防某種「可能」,究竟是利還是弊?

和目前於病患身上嘗試以CRISPR做為治療方式的研究方向不同,賀建奎這次的實驗,等於是在「健康的嬰兒」身上嘗試進行基因改造。這涉及了倫理道德面的爭議,如果今天我們以「希望有個更健康的孩子」為理由,開始以基因改造的方式來「預防疾病」,那未來人們也可能以同樣的理由,將基因編輯技術應用於使自己的後代具有更高的智商、更優秀的外表,或更強健的體魄。如若這樣的技術掌握在社會的特定族群(如有錢負擔的起這項「服務」的富人)手中,那又會是怎樣的光景?

未命名
圖片來源:About Lulu and Nana: Twin Girls Born Healthy After Gene Surgery As Single-Cell Embryos 留言截圖
在賀建奎所發布的影片下方,一位留言者指出賀建奎團隊的作為,無異於打開潘朵拉的盒子。

由於目前所知賀建奎的研究並未發表在公開的期刊當中,或許他會在第二屆國際人類基因組編輯峰會上,進行更詳盡的解釋。然而一個確實的實驗,需要經過結果的檢驗。而除了基因定序之外,賀建奎及他的團隊該如何證明這對雙胞胎嬰兒真的對愛滋病毒免疫了呢?難道要故意讓她們暴露在愛滋病毒的感染源之下嗎?

CRISPR技術的應用早已是科學界的顯學,但顧及實驗倫理及道德爭議,一直沒有科學家願意將其用在非必要的人類胚胎實驗之上。賀建奎的實驗成果究竟是跨出人類科研史上的一大步,還是打開了潘朵拉的盒子,只剩時間能告訴我們答案。

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參考資料:

核稿編輯:翁世航

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