關於 CRISPR，你該知道什麼？

我們該復活猛瑪象嗎？或是修改人類胚胎？把認為對人類有害的物種全部消滅？基因模組修改科技 CRISPR 讓這一切都可能實現，但它是怎麼辦到的呢？科學家艾倫‧卓根森要為我們這些科學門外漢抽絲剝繭，解釋關於 CRISPR 的迷思和現況。

大家都有聽過「CRISPR」 嗎？

沒聽過就太落伍了。

這是一種基因組編輯技術，

非常萬用卻又極具爭議，

因而引起了各種有趣的討論。

我們該讓猛瑪象復活嗎？

我們要去修改人類胚胎嗎？

還有我最喜歡的這個：

我們能夠接受，

用這項技術，

將我們人類認為有害的物種，

從地球上完全消失嗎？

這類的科學進展地太快了，

遠超過制訂規範的腳步。

所以在過去六年，

我給自己一個任務，

盡可能讓更多人去了解，

這類的科技和它們的意義。

媒體現在很愛講「CRISPR」，

又愛用「輕易」和「廉價」來形容。

所以我想要聊得深一點，

檢視關於「CRISPR」的迷思和現實。

如果要對基因組進行「CRISPR」，

首先要破壞它的 DNA。

也就是破壞染色體的雙股螺旋。

接著細胞的修復機制會開始介入，

我們會讓修復過程

照我們期望的方向進行，

而不是自然發展。

大概是這樣。

這個系統包含兩個部分。

「Cas9 蛋白質」和「嚮導 RNA」。

就像是導向飛彈。

所以「Cas9」

──我喜歡用擬人法來說──

「Cas9」就像是小精靈，

想要把 DNA 吃掉。

而「嚮導 RNA」則是負責
將 Cas9 帶到特定 RNA 片段，

直到它找到執行任務的位置。

兩者結合就是所謂的「CRISPR」。

這是我們取法於一種

非常古老的細菌免疫系統。

驚人的地方在於，「嚮導 RNA」

只需要 20 個字母的核酸序列，

就能定位目標。

這很省事，

也非常省錢。

只要依照需求微調細節，

其他部分則維持不變。

所以是非常輕易卻有力的系統。

「Cas9 蛋白質」
和「嚮導RNA」複合體

沿著基因組探索，

找到符合「嚮導 RNA」的位置時，

它們會插進雙股螺旋結構，

把雙股螺旋拆開，

「Cas9 蛋白質」負責分解片段。

這個時候，

你的細胞會很恐慌

因為某部分的 DNA 斷裂了。

那怎麼辦呢？

這引起初期應變。

有兩種主要修復途徑：

第一種是找到
斷裂的 DNA 把它塞回去。

這通常沒什麼效率，

因為結果要不是少一個鹼基

就是多一個鹼基。

若只想把某個基因去除還可以，

但要剪輯基因組卻不是
我們想的那麼簡單。

第二種修復途徑就有趣多了。

這種修復方法，

需要一段同源 DNA。

大家知道，人的染色體是成對的，

一半來自媽媽，一半來自爸爸，

所以，若有一邊受損了，

可以用另一半染色體去修補。

這就是修補的原理。

受損修好了，

基因組又恢復正常了。

我們要做手腳的部分，

是補上一段不一樣的 DNA，

兩端接點是同源基因，

但中間的排序不一樣。

所以中間是什麼沒差，

細胞都會信以為真。

你可以更動其中一個序列，

把其中一個密碼取出來，

更甚者，塞一段新的 DNA 進去，

就像特洛伊木馬。

「CRISPR」很神奇，

因為它促成了好幾項

科學的新進展。

它特別的是精準執行系統。

將 DNA 植入有機體不是新技術。

但有了制式化的定位系統，

就可以將它放在確切的位置。

目前很多人說它有多便宜，

然後多好做。

我帶領一個社區型實驗室。

我開始收到電郵問說，

「嘿，我可以去你們那邊，

然後用 CRISPR 整一下基因嗎？」

（笑聲）

這是真的。

我只好回「抱歉，不行」。

（笑聲）

「但聽說不貴而且不難嘛。」

讓我來解釋一下。

到底是有多「廉價」？

相較之下是蠻便宜的。

一般實驗耗材的錢可以省不少，

從幾千塊到幾百塊，

當然也可以省時間。

從原本的幾星期到幾天就可以。

這些很了不起。

但是這仍要專業的實驗室才能做；

在實驗室外做不出什麼東西。

不要聽人家亂說，

以為這在廚房流理台就做得好。

這也沒有想像中這麼容易。

更別提他們還在打專利的官司。

先不管你用這個做出什麼，

麻省理工的博德研究所和
加州柏克萊大學爭得不可開交。

看他們這樣也是挺精彩的，

因為雙方都在指控對方說謊，

然後兩邊都有人說：

「你看是我先申請專利的。」

總之還要拖好多年。

等到塵埃落定，

想必要把大筆專利金付給贏家

才能用這項技術。

所以真的便宜嗎？

其實，如果只是在實驗室
做些簡單研究還算便宜。

那它簡單嗎？我們來看看。

魔鬼藏在細節裡。

我們其實不了解細胞。

他們就像黑盒子。

比如說我們不懂為什麼

有些嚮導 RNA 有用、有些沒用。

為什麼有些細胞用某種修復法，

有些卻喜歡用另外的方法。

除此之外，

把 CRISPR 丟進人體就是大問題。

在培養皿一點都不難，

但要放進一個有機體，

就沒那麼容易了。

如果用血液或骨髓還可能，

現在實驗多以這兩個為目標。

有很多小女生，

白血病痊癒的案例，

先取出血液，處理完再放回去，

用的是 CRISPR 的前體。

這是目前的一個研究方向。

但想要直接進入人體，

可能要透過病毒。

拿一個病毒，把 CRISPR 放進去，

讓病毒感染細胞。

可是病毒會留在體內，

搞不好長期會有什麼影響。

CRISPR 也未必百發百中，

失誤機率很小但也不是沒有。

長遠來看會不會有問題？

這些不是小問題，

科學家正在想辦法解決，

也希望最後都能被解決。

但絕非一蹴可幾，而且機會渺茫。

所以有那麼容易嗎？

如果你花個幾年摸透自己的身體，

那應該就不難。

但有另一個問題是，

如果改變基因組的某部分，

身體的改變會怎麼被觸發？

比如說，我們還要很久才會知道

怎麼給豬一對翅膀。

或多一隻腿，這就很了不起了。

這聽起來很酷吧？

但現在的情況是，

無數的科學家正用 CRISPR，

做很重要的研究，

比如說用動物建立疾病的模型；

或是去製造珍貴的化學物質，

將他們投入工業級生產發酵；

或是研究最基本的基因行為。

這才是 CRISPR 該被討論的，

而不是那些虛華的表象，

掩蓋檯面下的這些努力。

許多科學家努力讓 CRISPR 成真，

而我覺得欣慰的，

是我們的社會給予他們支持。

想想看。

我們的社會允許這一小撮人，

投入全部的時間心力做研究。

所以我們都是 CRISPR 的發明人，

我們也都變成 CRISPR 的監督人。

我們都有責任。

所以我鼓勵大家多認識這些科技，

因為真的只有這樣，

我們才能引導這些科技的發展、

這些科技的應用，

而且確保最後的正面產出，

無論是對地球或是對我們。

謝謝。

（掌聲）