【科技．未來】黑客編輯肌肉基因　基因編輯有幾神奇？

去年10月三藩市一場生物科技會議演講上，Zayner在約二三十名觀眾面前網上直播，以針筒注射基因編輯工具至左前臂，意圖編輯一種肌肉生長抑素基因，聲言或會使其左手肌肉發大。

他使用的正是現時主流的基因編輯技術CRISPR/Cas9。CRISPR全稱為「群聚且有規律間隔的短回文重複序列」(Clustered，Regularly nterspaced，Short Palindromic Repeats)。說是序列，皆因基因排序就像兒時穿珠仔，如固定每五粒圓形之間就有一粒其他形狀的隔開，可以是三角形、菱形等，沒有固定。

這種遺傳序列結構早於1980年代末由日本科學團隊在大腸桿菌中發現，後來更科學家在其他細菌也發現類似結構，並發現是細菌的防禦機制。序列中的間隔NA(spacer DNA)，即隔開圓形珠仔的其他形狀，其實是病毒的DNA。每當病毒入侵細菌時，會將其DNA注入細菌。若細菌的CRISPR序列上有與該病毒DNA相同的間隔DNA，細菌會轉錄出一種對應的蛋白以消滅病毒的DNA。若沒有相同的間隔DNA，細菌就會製造另一種蛋白將病毒的DNA剪斷，若細菌倖存，就會將它複製到CRISPR序列上，以防禦類似侵襲。

便宜精準　CRISPR成大勢所趨

2012 年，微生物學者杜德納(Jennifer Doudna)和夏本惕爾(Emmanuelle Charpentier)成功發現，可將嚮導RNA(guide RNA， gRNA)結合Cas9蛋白為CRISPR/Cas9，以用作切割和編輯DNA。顧名思義，嚮導DNA用作帶路，引領有如剪刀的Cas9蛋白到正確目標處剪開DNA，然後透過兩種修復方法改變或編輯基因。其一是利用細胞自身的修復機制，任由細胞自行把斷開部分重新接上，修復過程中或有加插或缺失，導致該段基因失效，Zayner的試驗正是想運用此原理。另一方法是預先準備一段用作替換的DNA，在細胞修復被剪開的DNA時就可以加插其中，替代原有突變的DNA，達修復之效。

中文大學生命科學院生物化學課程主任邵鵬柱教授指出，很多遺傳病是源於體內酵素不足或過量。常見的做法是從身體抽取細胞，例如白血細胞出問題，就可以抽取骨髓幹細胞，在實驗室中將基因由壞的改成好的，改到成功為止才重新注入體內以產生好的白血球，從而得到治療。

CRISPR/Cas9比過往基因編輯工具來得精準、方便，甫推出就震撼科學界。邵鵬柱指該技術的效率在老鼠胚胎、斑馬魚、植物等已達大約七成至八成，其他技術頂多只有五成。而且，ZFN和TALEN等其他基因編輯技術每次需要製造整個酵素，CRISPR/Cas9則只需要合成其RNA序列，使用上更靈活之餘，成本也大為降低。

「現時合成一條RNA好便宜，我想一、兩千港元都有一條，而且製作只需大約一個星期。但其他方法要改造成個酵素，工程就好大，牽涉好多時間、改造技巧等等，而且改完或者會失去了活性，改造成功起碼都要兩、三個月，還要計人力物力。」邵鵬柱粗略估計，「你請個人起碼都兩萬港元一個月，當你做半年，都十幾萬，實驗室設備又五、六萬港元，總共我估最少20萬。所以為什麼CRISPR/Cas9這麼受歡迎，甚至可說有壓倒性優勢。」

基因編輯有多容易？你仍然需要專業的實驗室，否則做不出什麼有意義的成果，不要聽人家亂說以為在廚房就做到。所以它是否便宜？如果你在實驗室從事基礎研究的話，它就便宜。

專家提醒不要過度吹捧

正當新的基因編輯技術為人類帶來無限想像之際，紐約社區生物實驗室Genspace創辦人Ellen Jorgensen在2016年的TED Talk， 卻提醒大眾不要過分吹捧:「有多容易？你仍然需要專業的實驗室，否則做不出什麼有意義的成果，不要聽人家亂說以為在廚房就做到。所以它是否便宜？如果你在實驗室從事基礎研究的話，它就便宜。」

而且，現時科學界對基因技術仍有大量不解之謎:「魔鬼藏在細節裏，我們其實不了解細胞，他們就像黑盒，例如我們不懂為什麼有些嚮導RNA有用而有些沒有、為什麼有些細胞用第一種修復，有些卻喜歡用第二種。此外，在培養皿裏做(基因編輯)一點都不困難，但要放進一個有機體，想要直接進入人體，就可能要透過病毒把CRISPR放進去，讓病毒感染細胞。但病毒留在體內，說不定長期會有什麼影響。何況，CRISPR也未必百發百中，誤靶(off-target)機率雖然小但不是零。這些不是小問題。」

Zayner的試驗是噱頭居多，去年12月他接受英國《衛報》(Guardian)訪問時被問及打了針的手臂如何，他聲稱在動物做過相同實驗，要四至六個月才能看到成果，但僅預期有部分細胞的DNA會有改變，而對於手臂實際上會轉變多少，他也抱有懷疑。不過，實驗後他於網誌強調，不論試驗成果如何，重點不在展示相關技術，而是「象徵人類已經來到時代的轉捩點，不再是自己基因的奴隸」。

人類已經來到時代的轉捩點，不再是自己基因的奴隸。

我們是否來到Zayner所講的時代？至少從現有技術水平而言，邵鵬柱不盡同意:「一些病，例如囊腫性纖維化、蠶豆症等，是單一基因病變，就比較容易改造，但如果是多基因影響的疾病，甚至成條染色體有損毀的，例如唐氏綜合症，則暫時似乎未到這個階段。技術未達到隨心所欲，尤其是改變一個人的特性並非只改變一個基因，人的特性是多基因組成。」

再者，雖說新技術降低了成本，但邵鵬柱補充，這類基因治療產品現時極為昂貴。例如美國食品藥物管理局(FDA)去年8月批准的白血病基因療法就定價47.5萬美元。「若要好嚴謹去做測試、經過好多醫療臨床試驗也是要好高成本。一般藥廠做隻藥都差不多100次失敗才有一、兩次成功，成本計算失敗例子在內的話自然好高。」

技術層面以外，是次基因編輯實驗背後牽涉倫理也備受爭議，詳見另文【科技．未來】如果可以，人類應否改變自己基因？。

本文節錄自1月22日出版第96期《香港01》周報B10至B11版，原題為《如果基因可以選擇》。

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