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史上第一對經過基因編輯的嬰兒誕生了?面對 CRISPR技術,要討論的議題有哪些?

PanSci_96
・2018/11/27 ・2916字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 606 ・十年級

潘朵拉的魔盒被打開了!?

11 月 26 日早上 11 點,中國人民網廣州頻道發布了一則震驚世界的報導(原文已遭刪除),來自南方科技大學的研究者賀建奎宣稱,史上第一對經過基因編輯的嬰兒誕生了!這對嬰兒命名為露露和娜娜,研究團隊利用 CRISPR/Cas9 基因編輯技術修改了 CCR5 基因,使其天生免疫愛滋病。這項消息引發各界譁然,中外媒體迅速刊出相關報導,也令人特別注目接下來兩日於香港召開的第二屆國際人類基因組編輯峰會,與會的專家學者將會對於創造基因編輯嬰兒有何討論與回應?

  • 研究者本人在YouTube上面的聲明

而賀建奎原先任職的中國南方科技大學則撇清了關係,表示此人目前處於留職停薪的階段 (2018 年 2 月- 2021 年 1 月),此研究在校外進行,學校完全不知情。校方認為這項研究已嚴重違背了學術倫理,也宣布將立即組織獨立委員會進行深入調查。

CRISPR 是什麼?有那麼可怕嗎?

所以到底什麼是 CRISPR?為什麼賀建奎宣稱已將這項技術應用於人類胚胎的研究會引起學界嘩然?

CRISPR 在細菌裡扮演著免疫系統的角色,當細菌受到病毒感染時,Cas蛋白與 RNA 的組合可以精準辨識出外來的 DNA 並以切割的方式破壞病毒的遺傳資訊,讓病毒無法在細菌繼續肆虐。

CRISPR/Cas9 示意圖。圖/wiki

由此延伸出的 CRISPR/Cas9 基因編輯技術則運用了其精準切割基因位點的特性,得以對基因上特定的位置做出修改。目前這項技術已經運用於多種研究物種、農作物與家畜的身上,包括抗病毒的基因編輯豬、無角乳牛、低致敏性雞蛋等。目前亦有許多研究應用 CRISPR 研究人類疾病,包括用於確定遺傳因素、評估藥物或細胞治療的功效等,CRISPR 有助於我們更快速的了解人類疾病的癥結,並且找到治療方法。

  • 對於 CRISPR 想知道更詳細的內容在這裡

既然可以精準調整基因,實際將 CRISPR 用在人類身上進行治療,這是可行的嗎?

嘛,這就是本次事件大起譁然與爭議的所在了!國際原先對於 CRISPR/Cas9 技術的既有共識是:在現階段不應將此技術應用於人類身上。這個限制包括用以治療身患遺傳性疾病的病人;而此次事件若為真,則更遠遠跨出了治療的門檻,將之用於遺傳細胞並且影響了下一代。

而賀建奎宣稱使用了 CRISPR/Cas9 技術修改了人類胚胎的 CCR5(C-C chemokine receptor type 5)蛋白,這是 HIV 病毒感染人類的其中一種途徑:病毒欲進入T細胞時,病毒外膜之醣蛋白 GP120 除了與細胞膜上的 CD4 分子結合,也要與輔助受體 CCR5 結合才能使病毒外膜與細胞膜融合在一起,從而把病毒 RNA 送入細胞中。然而,有另一類型的 HIV 病毒,是利用輔助受體 CXCR4 來感染T細胞,因此編輯了 CCR5 基因的嬰兒,仍然可以被此種 HIV 病毒感染,並非他宣稱的「天生免疫於愛滋病」,這也是此研究引發爭議的另一個原因。

HIV 病毒感染細胞的示意圖。圖/wiki

修改人類基因的禁忌,尚未解決的倫理問題與爭議

目前的事件中,主要爭議包括對受試者以及未來對於人類社會的衝擊,可討論的面向非常多,以下僅為舉例說明:

受試者可能面臨的問題:

  1. 脫靶效應(off-target): CRISPR 為相對新穎的技術,使用有一定風險會造成其他基因病變,而這類基因突變的影響可大可小、難以預測。
  2. 改變目標基因是否能到到目標結果?
    即使沒有脫靶效應,目標基因改變本身亦可能造成其他副作用,以本次的案例中,CCR5 本身在免疫系統的功能被破壞,可能會有其他難以預測的後果,如更容易感染其他疾病等。現階段難以評估基因編輯是否利大於弊?
  3. 受試者很可能終其一生被當作實驗對象看待,面臨各式各樣定期檢查、各類測試、是否抗病毒的人體試驗等。

而即使在未來,基因編輯被接受應用於人類,仍有許多問題或界限將需要被釐清:

  1. 人類社會是否接受被編輯過的基因流入人類基因池,是否可能會出現其他副作用?但如限制受基因編輯者生育,這又將是另一種侵害人權。
  2. 降低基因多樣性:即使只是修改會致病的基因,但依照人類偏好做出的基因編輯,實際上很可能會降低人類的基因多樣性。
  3. 訂製嬰兒的爭議:相關技術短期內絕不可能普遍使用,如此將很可能擴大貧富差距、複製階級,甚至成為極權政府的戰爭武器
  4. 哪些基因可以修改、哪些不行?
    是否只修改遺傳疾病之基因就可以被接受? 治療疾病,與強化人體的界線在哪裡?外觀或智商呢?如果我們有更多的了解就可以進行基因編輯嗎?
  5. 使父母與子女,產生設計者與被設計者的新關係
    a. 帶有遺傳疾病的小孩,怪罪父母沒有使用基因編輯技術
    b. 帶有其他副作用的小孩,怪罪父母使用基因編輯技術
    c. 即使健康,仍可怪罪怎麼有或沒有修這個那個(ex.使否修成雙眼皮)
    d. 兄弟姊妹之中,有的人有編輯、有的人沒有編輯,怪罪父母不公平
    e. 家族社會施壓於父母是否於子女身上執行基因編輯
兩個沒有選擇權利的嬰兒,如何面對往後的人生?圖/pixabay

科學界怎麼看?

對此事件,CRISPR 技術的共同發展人──珍妮佛‧道納(Jennifer A. Doudna)發表了聲明,認為從事這項實驗的研究者必須充分解釋他們為何要破壞這前述的國際共識。

她同時認為,大眾需要知道:

  1. 這一份報告並沒有發表在同儕審查的期刊上
  2. 由於資料沒有發表被審查過,我們無法判斷這個基因編輯過程的真實性
  3. 這此消息凸顯了一個迫切的需要:我們應當規範 CRISPR 在人類胚胎上的使用,唯有在醫療需求出現且沒有其他治療方法時,才將其作為最後手段。

道納希望這次的消息不會影響臨床上正在進行的努力,也認為我們應繼續公開、透明地進行 CRISPR 的相關討論。

另一方面,針對這次賀建奎所聲稱的研究結果,中國科學界發表了嚴厲的譴責,共有 122 位科學家在「知識份子」的微博上發表了聯合聲明,他們認為「這項所謂研究的生物醫學倫理審查形同虛設」,同時它所造成的風險無法估量,也對於堅守道德的學者們極不公平。作為生物醫學科研工作者,這些科學家聯名表示:「堅決反對」、「強烈譴責」。

賀建奎原訂於本周三(2018/11/28)在香港第二屆國際人類基因組編輯峰會上發表演說。在峰會發表的官方回應,看不出來賀建奎的出席是否會受到任何影響。峰會官方表示,美國國家學院曾訂定框架,認為唯有在了解潛在風險、沒有替代方案的狀況下,才有可能經由嚴格監督去進行臨床試驗。然而,目前無法確定賀建奎的研究是否符合框架。峰會希望在會上的討論能夠幫助大眾更加了解基因編輯的相關技術,而他們的目標,是確保科學家能負責任地進行基因編輯組研究,以造福整體社會。

根據主辦單位議程安排,11月28日11:30 賀建奎將上台發表演說。圖/官網

而在經過同儕檢視之前,我們也尚無可靠的證據說明這項研究是否確實做到了賀建奎所宣稱的內容。基因編輯技術到底到了哪一步?人類應該如何在哪裡劃下界線?這些界線已經被跨過了嗎?

且讓我們繼續看下去。

 

後續進度:賀建奎現身第二屆國際人類基因組編輯峰會,他回答了哪些問題?

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PanSci_96
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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》