【科技．未来】黑客编辑肌肉基因　基因编辑有几神奇？

去年10月三藩市一场生物科技会议演讲上，Zayner在约二三十名观众面前网上直播，以针筒注射基因编辑工具至左前臂，意图编辑一种肌肉生长抑素基因，声言或会使其左手肌肉发大。

他使用的正是现时主流的基因编辑技术CRISPR/Cas9。CRISPR全称为“群聚且有规律间隔的短回文重复序列”(Clustered，Regularly nterspaced，Short Palindromic Repeats)。说是序列，皆因基因排序就像儿时穿珠仔，如固定每五粒圆形之间就有一粒其他形状的隔开，可以是三角形、菱形等，没有固定。

这种遗传序列结构早于1980年代末由日本科学团队在大肠杆菌中发现，后来更科学家在其他细菌也发现类似结构，并发现是细菌的防御机制。序列中的间隔NA(spacer DNA)，即隔开圆形珠仔的其他形状，其实是病毒的DNA。每当病毒入侵细菌时，会将其DNA注入细菌。若细菌的CRISPR序列上有与该病毒DNA相同的间隔DNA，细菌会转录出一种对应的蛋白以消灭病毒的DNA。若没有相同的间隔DNA，细菌就会制造另一种蛋白将病毒的DNA剪断，若细菌幸存，就会将它复制到CRISPR序列上，以防御类似侵袭。

便宜精准　CRISPR成大势所趋

2012 年，微生物学者杜德纳(Jennifer Doudna)和夏本惕尔(Emmanuelle Charpentier)成功发现，可将向导RNA(guide RNA， gRNA)结合Cas9蛋白为CRISPR/Cas9，以用作切割和编辑DNA。顾名思义，向导DNA用作带路，引领有如剪刀的Cas9蛋白到正确目标处剪开DNA，然后透过两种修复方法改变或编辑基因。其一是利用细胞自身的修复机制，任由细胞自行把断开部分重新接上，修复过程中或有加插或缺失，导致该段基因失效，Zayner的试验正是想运用此原理。另一方法是预先准备一段用作替换的DNA，在细胞修复被剪开的DNA时就可以加插其中，替代原有突变的DNA，达修复之效。

中文大学生命科学院生物化学课程主任邵鹏柱教授指出，很多遗传病是源于体内酵素不足或过量。常见的做法是从身体抽取细胞，例如白血细胞出问题，就可以抽取骨髓干细胞，在实验室中将基因由坏的改成好的，改到成功为止才重新注入体内以产生好的白血球，从而得到治疗。

CRISPR/Cas9比过往基因编辑工具来得精准、方便，甫推出就震撼科学界。邵鹏柱指该技术的效率在老鼠胚胎、斑马鱼、植物等已达大约七成至八成，其他技术顶多只有五成。而且，ZFN和TALEN等其他基因编辑技术每次需要制造整个酵素，CRISPR/Cas9则只需要合成其RNA序列，使用上更灵活之余，成本也大为降低。

“现时合成一条RNA好便宜，我想一、两千港元都有一条，而且制作只需大约一个星期。但其他方法要改造成个酵素，工程就好大，牵涉好多时间、改造技巧等等，而且改完或者会失去了活性，改造成功起码都要两、三个月，还要计人力物力。”邵鹏柱粗略估计，“你请个人起码都两万港元一个月，当你做半年，都十几万，实验室设备又五、六万港元，总共我估最少20万。所以为什么CRISPR/Cas9这么受欢迎，甚至可说有压倒性优势。”

基因编辑有多容易？你仍然需要专业的实验室，否则做不出什么有意义的成果，不要听人家乱说以为在厨房就做到。所以它是否便宜？如果你在实验室从事基础研究的话，它就便宜。

专家提醒不要过度吹捧

正当新的基因编辑技术为人类带来无限想像之际，纽约社区生物实验室Genspace创办人Ellen Jorgensen在2016年的TED Talk， 却提醒大众不要过分吹捧:“有多容易？你仍然需要专业的实验室，否则做不出什么有意义的成果，不要听人家乱说以为在厨房就做到。所以它是否便宜？如果你在实验室从事基础研究的话，它就便宜。”

而且，现时科学界对基因技术仍有大量不解之谜:“魔鬼藏在细节里，我们其实不了解细胞，他们就像黑盒，例如我们不懂为什么有些向导RNA有用而有些没有、为什么有些细胞用第一种修复，有些却喜欢用第二种。此外，在培养皿里做(基因编辑)一点都不困难，但要放进一个有机体，想要直接进入人体，就可能要透过病毒把CRISPR放进去，让病毒感染细胞。但病毒留在体内，说不定长期会有什么影响。何况，CRISPR也未必百发百中，误靶(off-target)机率虽然小但不是零。这些不是小问题。”

Zayner的试验是噱头居多，去年12月他接受英国《卫报》(Guardian)访问时被问及打了针的手臂如何，他声称在动物做过相同实验，要四至六个月才能看到成果，但仅预期有部分细胞的DNA会有改变，而对于手臂实际上会转变多少，他也抱有怀疑。不过，实验后他于网志强调，不论试验成果如何，重点不在展示相关技术，而是“象征人类已经来到时代的转捩点，不再是自己基因的奴隶”。

人类已经来到时代的转捩点，不再是自己基因的奴隶。

我们是否来到Zayner所讲的时代？至少从现有技术水平而言，邵鹏柱不尽同意:“一些病，例如囊肿性纤维化、蚕豆症等，是单一基因病变，就比较容易改造，但如果是多基因影响的疾病，甚至成条染色体有损毁的，例如唐氏综合症，则暂时似乎未到这个阶段。技术未达到随心所欲，尤其是改变一个人的特性并非只改变一个基因，人的特性是多基因组成。”

再者，虽说新技术降低了成本，但邵鹏柱补充，这类基因治疗产品现时极为昂贵。例如美国食品药物管理局(FDA)去年8月批准的白血病基因疗法就定价47.5万美元。“若要好严谨去做测试、经过好多医疗临床试验也是要好高成本。一般药厂做只药都差不多100次失败才有一、两次成功，成本计算失败例子在内的话自然好高。”

技术层面以外，是次基因编辑实验背后牵涉伦理也备受争议，详见另文【科技．未来】如果可以，人类应否改变自己基因？。

本文节录自1月22日出版第96期《香港01》周报B10至B11版，原题为《如果基因可以选择》。

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