科學家成功複製人類幹細胞

轉眼就來到 2021 年的尾聲。今年，《Science》雜誌評選的「年度十大科學突破」橫跨眾多領域，包括 AI、天文、物理、生物、醫學，以及備受矚目的能源議題，趕快來看看究竟是哪十項突破吧！

• 文／Heidi
• 本文編譯自《Science’s 2021 Breakthrough of the Year: AI brings protein structures to all》

十大突破之首——利用 AI 預測蛋白質結構

蛋白質是組成生物體不可或缺的分子。在 1950 年代，科學家透過分析 X 射線繪製蛋白質結構。然而，既有的方法在繪製成本上過於高昂，往往得耗費數年時間，因此在 1970 年代，科學家開始運用計算機建模，預測蛋白質的折疊方式。直到 2018 年，Google 旗下的 DeepMind 團隊開發了 AI 軟體「阿爾法摺疊」（AlphaFold），使得該領域研究取得突破性進展。

多虧這項 AI 技術，科學家得以精準、快速、大量繪製蛋白質結構。今年 7 月，DeepMind 團隊宣布他們成功分析了 350,000 種人體蛋白質，佔所有已知人體蛋白質的 44%，更預計在明年發布所有已知物種的蛋白質結構，約莫 1 億個。團隊也正在進行更進一步的研究，預測這些蛋白質如何在生物體內相互作用，用來製作新型抗病毒藥物。

在這 COVID-19 肆虐的大疫之年，科學家更利用阿爾法摺疊模擬 Omicron 變種病毒，研究棘蛋白突變帶來的影響，試圖找出中和抗體失效的原因。AI 預測蛋白質結構的技術不僅徹底革新分子生物學領域，也勢必在醫學領域大放異彩！

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探勘古代洞穴，解鎖 DNA 寶庫

誰說沒有化石就不能研究古生物？科學家今年踏足古代洞穴，採集土壤裡的人類細胞核 DNA，藉此重建古代生態系，釐清世界各地穴居人的身份。在美國，Satsurblia 洞穴存有尼安德塔人未知譜系的女性 DNA；在西班牙，Estatuas 洞穴中的土壤 DNA 揭露 8 萬至 11.3 萬年前人類的遺傳特徵，證實在 10 萬年前的冰河時期結束後，某個尼安德塔人譜系取代了其他眾多人類譜系。

除了人類以外，這種研究方法還可以運用在其他生物上，比如在墨西哥 Chiquihuite 洞穴中，有研究員採集到 1.2 萬年前的黑熊 DNA。與現代熊 DNA 比對後，科學家發現黑熊在上個冰河時期結束後，向北遷徙到阿拉斯加。

• 延伸閱讀：沒有化石沒關係，從泥土也能取得尼安德塔人 DNA！

「核融合反應」的歷史性突破

太陽之所以能發光發熱，供給地球能量，都要歸功於太陽內部不斷進行著的核融合反應。長期以來，科學家為了解決地球能源不足的問題，不斷嘗試人工進行核融合反應，可是要達到足夠產生融合反應的壓力和溫度非常困難（請參考：融合能量增益因子／維基百科）。今年，美國國家點火設施（NIF）運用 1.9 兆焦耳的雷射脈衝，壓縮胡椒粒大小的氘（氫的同位素），產出 1.35 兆焦耳的能量，遠高於先前實驗獲得的 17 萬焦耳。

目前，NIF 仍持續進行實驗，試圖藉由更換燃料或調整雷射脈衝數值來提高能量產出，找出能夠最大化能量轉換比例的組合。未來，或許融合反應能夠成為供給地球能源的主流方法！

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COVID-19 口服藥「莫納皮拉韋」問世

COVID-19 口服藥終於問世啦！今年秋季，美國默克（Merck）藥廠發布數據，證明其研發的 COVID-19 口服藥「莫納皮拉韋」（Molnupiravir）可將未接種疫苗者的重症和死亡率降低 30%；如果在出現症狀的 3 日內服用輝瑞開發的口服藥 PF-07321332，則可降低 89% 住院率。

雖然口服藥無法取代疫苗接種，卻扮演非常關鍵的角色。若是 Omicron 變異株造成大量突破性感染，或許口服藥就能接棒，防堵病毒擴散。

• 延伸閱讀：新冠口服藥即將問世！——為何它不能取代疫苗？嗑完藥就好棒棒嗎？

創傷後壓力症候群的新興療法——搖頭丸

什麼？搖頭丸還能治病？沒錯！這份發表在《Nature Medicine》的研究證實搖頭丸的主要成分「3,4-亞甲基二氧基甲基苯丙胺」（MDMA）可以減輕創傷後壓力症候群（PTSD）患者的症狀，而且效果十分顯著。該研究將 76 名受試者分成 MDMA 組和安慰劑組，接受 3 次療程，發現 MDMA 組有 67% 的病患試後不再符合 PTSD 的診斷標準，而安慰劑組僅有 32%。

可是這項結果也引起了對於雙盲實驗的質疑，因為試後有高達 90% 的受試者表示他們其實知道自己的組別，這可能大幅影響症狀改善的機率。目前正在進行更大型的實驗，若實驗結果確定 MDMA 能治療 PTSD，預計將在 2023 年提交美國食品藥物管理局（FDA）批准上市。

• 延伸閱讀：美國狙擊手：淺談創傷後壓力症候群
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開發單株抗體，對抗各類傳染性疾病

單株抗體（mAb，簡稱單抗）是融合腫瘤細胞與免疫細胞製造而成的人工抗體，不但有腫瘤細胞不斷分裂的能力，也有免疫細胞產生抗體的能力——簡單來說，單抗可以大量製造相同的抗體，更有效地打擊病毒。除了往年的伊波拉病毒、炭疽病、狂犬病單抗以外，今年也順利合成了瘧疾、愛滋病和呼吸道合胞病毒（RSV）的單抗。目前，科學家正在積極開發更多種類的單抗，首要目標是打擊流感、茲卡病毒和巨細胞病毒（CMV），使得這項新技術有望成為打擊傳染病的「標配」。

• 延伸閱讀：「Delta 變種病毒」對中和抗體的敏感度降低，那會影響疫苗保護力嗎？

「洞察號」揭密火星內部結構

自 2018 年「洞察號」（InSight）登陸火星至今，科學家蒐集 35 筆地震數據，藉以估計火星的地殼厚度、地函結構和地核大小。今年的數據分析結果出爐後，發現這顆紅色行星的平均地殼厚度不到 40 公里，地函非常淺，而且只有一層（不像地球有上、下兩層地函），地核特別巨大，佔了火星體積一半，主要組成元素是低密度的液態鐵和液態鎳，以及硫、氧、碳和氫等較輕元素。這是人類首次使用地震數據探測其他行星的內部結構，也是探索神秘火星的一大步。

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改寫粒子物理學模型的繆子實驗

在 1960 年代，粒子物理學家提出理論解釋強核力、弱核力和電磁力，這三種理論被稱為標準模型。然而，科學家今年發現「繆子」（Muon）——一種比電子更重、更不穩定的粒子——其實際測得的 g 值（自旋角動量與磁性大小之間的關係）比標準模型所預測的還要大，且兩者的誤差範圍沒有交集。

目前，眾多科學家正在美國費米實驗室（FNAL）進一步分析實驗數據。假如繆子實驗沒有任何閃失，這樣的結果將撼動物理學界，徹底改寫擁有 50 年歷史的標準模型。

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CRISPR 基因編輯——確實能在體內發揮療效！

去年，科學家運用 CRISPR 基因編輯技術，在實驗室修改造血幹細胞，治癒鐮刀型貧血和乙型（β 型）地中海貧血。今年，科學家更大膽了，直接在人體內部署 CRISPR！研究結果顯示，這種基因編輯技術可以有效減少一種有毒的肝臟蛋白質數量，甚至改善遺傳性失明患者的視力，讓兩名幾乎完全失明的患者能夠感覺到光線，並且在昏暗的光線下避開障礙物。

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體外胚胎培養——研究生命體早期發育歷程

透過研究胚胎，科學家得以找出先天性缺陷和流產的原因，但礙於倫理學和法律規範，目前對於體外胚胎培養的了解並不多。今年，有團隊利用誘導性多能幹細胞（Induced pluripotent stem cell，簡稱 iPS 細胞）成功複製人類的囊胚（受精後準備孵化及著床的胚胎），另外有團隊發現皮膚細胞經 iPS 細胞誘導、轉化後，也可以產生類似囊胚的結構，作為體外胚胎實驗的替代品。

• 延伸閱讀：著床即開啟的恆久忍耐：胚胎如何逃過母體免疫系統追殺？

除了十大科學突破以外……

《SCIENCE》今年也特別列出三項影響科學發展的重大阻礙，包括難解的氣候議題、備受爭議的癌症新藥，以及在疫情之下遭受猛烈砲火抨擊的科學家。

越來越熱！減碳目標恐難以達成

自從工業革命以來，全球氣溫升幅達到了 1.2°C，近年極端氣候事件更是層出不窮。對此，今年的聯合國氣候變遷大會（COP26）達成多項協議，包括將全球氣溫升幅限制在 1.5°C 以內、確立碳交易市場架構，以及減少碳排放量。然而，全球經濟現在依然大幅仰賴化石燃料，況且聯合國協議不具約束力，是否能達成減碳目標，必須取決於各國政策制訂。

• 延伸閱讀：IPCC 報告揭示全球氣候危機，解方是：2050 年溫室氣體零排放——《科學月刊》

充滿爭議的阿茲海默症新藥「Aduhelm」

美國食品藥物管理局（FDA）近 20 年來首次核准阿茲海默症藥物，即百健（Biogen）藥廠開發的 Aduhelm。經臨床實驗證實，這種藥物能清除異常堆積在患者腦內的「β 類澱粉蛋白斑塊」，也就是失智症發病和惡化的原因。照理說，這是患者和家屬期盼以久的好消息，卻被不少大型醫院和醫學中心拒絕採用，因為在兩項大型臨床實驗中，只有一項實驗證明其改善認知功能的療效勝過安慰劑，卻沒有證據顯示 Aduhelm 有顯著的改善效果。

• 延伸閱讀：阿茲海默症新藥 Aduhelm ，為阿茲海默治療帶來更多可能？

當疫情碰上政治形態——夾縫中求生存的科學家

長期以來，科學家遭受攻擊的事件層出不窮，但在今年，對於 COVID-19 的政治分歧引發大眾對科學家前所未有的敵意，包括各種形式的恐嚇、抗議和死亡威脅。遭受威脅的有美國首席防疫專家佛奇（Anthony Fauci）、英國首席醫療官惠提（Chris Whitty），以及世界各地的學者和防疫工作者。

《Nature》訪問 321 名研究人員，發現有超過 50% 的人信譽受到攻擊，15% 的人收到死亡威脅，甚至有許多人從此辭去他們熱愛的研究工作。

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

恐龍的生殖生物學

恐龍的生殖生物學一直是古生物學家研究的重點之一，不僅僅是因為大眾對於恐龍如何生小孩充滿了好奇外，也因為化石紀錄很難保存這些相關的行為或是軟組織，所以更顯得神秘。過去，古生物學家僅能仰賴與恐龍親緣關係最近、且還存活著的兩個類群——鱷類與鳥類，來推測恐龍的生殖生物學。

竊蛋龍：近70年的誤會

幸運的是，其中有一類恐龍，僅生活在白堊紀時期的東亞地區與北美洲，牠們頭上有冠、沒有牙齒，而且自從1920年代在蒙古被發現第一件標本後，因為在牠們旁邊也發現了一窩被認為是原角龍（Protoceratops）的蛋窩（圖一），因而被命名為竊蛋龍（Oviraptor）。這個名字一路被用到1994年，直到美國自然史博物館的古生物學家發表了一窩來自蒙古國的竊蛋龍胚胎蛋（圖二；參考文獻1），才發現事實上1920年代發現的蛋窩，其實是屬於竊蛋龍自己的，從此竊蛋龍搖身一變，從竊盜的蛋小偷變成呵護寶貝的母親。然而由於生物分類學上命名優先權的規定，竊蛋龍即使被證明不是小偷，牠的名字還是不能變。

竊蛋龍的生殖生物學，介於鱷類與鳥類之間

從上述的簡短歷史，各位讀者可能已經發現了：沒有發現帶胚胎的恐龍蛋之前，其實古生物學家是無法得知是什麼恐龍產下這類恐龍蛋的。當然，也有一些例外，例如在2005年，國立自然科學博物館的程延年博士等人，於 Science 期刊上發表了一件內含成對卵的竊蛋龍骨盆（圖三；參考文獻2），在蛋殼上面並沒有看到受酸侵蝕的痕跡，因此程延年博士等人推論，這兩顆蛋應該是還沒被生下來。

而且根據蛋的體積來看，他們也推論竊蛋龍可能跟鱷類相同，有成對的輸卵管（現生鳥類幾乎都只剩下單邊輸卵管）；而一邊輸卵管中僅有一顆蛋，這點則與現生鳥類相同。這件珍貴的標本說明：竊蛋龍的生殖生物學是介於鱷類與鳥類之間的過渡型態。

然而，即使有如此漂亮的標本，胚胎蛋的發現，仍然是恐龍生殖生物學最直接的證據。過去也有許多胚胎蛋的發現，例如發現自中國河南省的「路易貝貝」（參考文獻 3）、又或者國立自然科學博物館的楊子睿博士曾在2020年發表的三顆呈現出不同的發育程度的竊蛋龍胚胎蛋（參考文獻 4）、以及一隻竊蛋龍成體趴伏於整窩胚胎蛋上（參考文獻5），說明了牠們不同步孵化的生殖行為策略，早在鳥類之前便開始使用了。

一件發現自江西的絕美胚胎

12月21日在 iScience 期刊上，國立自然科學博物館的楊子睿博士與多國的古生物學家合作，報導了一件發現自江西贛州，絕美保存的竊蛋龍胚胎（圖四；參考文獻4）該件標本是老鄉於江西贛州地區發現以後，輾轉到了中國福建省的英良石材自然歷史博物館，經過精細的清修才顯現出完美的胚胎骨骼。這件胚胎的保存狀態，遠比以前曾經報導過的所有竊蛋龍胚胎來得完整，且其發育階段更接近孵化的狀態。

根據骨骼的接合程度（articulation），我們認為這件標本的狀態大約是發育了75%。最特別的是，隱隱約約地表現出將頭顱擺放在右前肢內（這樣的動作稱為 tucking，見圖五復原圖），有如鳥類睡覺姿態一般。這樣的胚胎姿態在主龍類中（Archosauria，包含翼龍、鱷類、恐龍以及鳥類），之前只有現生鳥類胚胎與中生代的反鳥類胚胎有相關的證據。而恐龍現生的另外一支親戚——鱷類，其胚胎在出生前僅會垂至胸前，與鳥類大不相同（見圖六），其中一個最大的原因就來自於鳥類可收可折的前肢結構，所以也不意外鳥類的祖先們——恐龍的胚胎會有類似的情況。

恐龍比鳥類更早知道：孵化前把頭埋進腋窩，順產率更高

鳥類學家研究發現，鳥胚胎在出生前若無法順利的將頭顱摺入右前肢當中，便有很高的機率孵化失敗，胎死「蛋」中。因此，將頭顱摺入右前肢當中的這個行為，是鳥類胚胎成功孵化的重要因素之一，同時也可能就是牠們能夠熬過白堊紀末的大滅絕事件且存活下來的其中一個優勢。

在Norell 等人1994年的首次報導竊蛋龍胚胎文章中，他們曾經提到過他認為他研究的胚胎姿勢比較像鱷類（圖七）。本次筆者參與的這篇文章便提出不同於 1994 的論點，我們認為其實竊蛋龍也不是那麼像鱷類，因為這件竊蛋龍胚胎的頭看起來幾乎都快要埋進去了。

然而，這同時也是這篇文章的一點缺憾，因為這個胚胎其實也沒有到真正「最後最後」的階段，所以我們很難證明這個胚胎是處在「準備完全把頭塞進去，跟鳥類胚胎一樣」或是「其實就是跟鱷類胚胎差不多」的情形。 不過如何，這樣的標本幫助我們更進一步了解竊蛋龍的胚胎生物學與發育生物學，是很有趣的發現，也期待未來有更多的恐龍胚胎的發現！

參考文獻

1. Norell, M. A., Clark, J. M., Demberelyin, D., Rinchen, B., Chiappe, L. M., Davidson, A. R., McKenna, M. C., Altangerel, P., Novacek, M. J. 1994. A theropod dinosaur embryo and the affinities of the flaming cliffs dinosaur eggs. Science 266:779-782.
2. Sato, T., Cheng, Y.-N., Wu, X., Zelenitsky, D. K., Hsiao, Y.-F. 2005. A pair of shelled eggs inside a female dinosaur. Science 308: 375.
3. Pu, H., Zelenitsky, D. K., Lü, J., Currie, P, J., Carpenter, K., Xu, L., Koppelhus, E. B., Jia, S., Xiao, L., Chuang, H., Li, T., Kundrát, M., Shen, C. 2017. Perinate and eggs of a giant caenagnathid dinosaur from the Late Cretaceous of central China. Nature Communication 8:14952.
4. Yang, T.-R., Engler, T., Lallensack, J. N., Samathi, A. Makowska, M., Schillinger, B. 2021. Hatching asynchrony in oviraptorid dinosaurs sheds light on their unique nesting biology. Integrative Organismal Biology 1:obz030.
5. Bi, S., Amiot, R., de Fabrègues, C. P., Pittman, N., Lamanna, M. C., Yu, Y, Yu, C., Yang, T.-R., Zhang, S., Zhao, Q., Xu, X. 2021. An oviraptorid preserved atop an embryo-bearing egg clutch sheds light on the reproductive biology of non-avialan theropod dinosaurs. Science Bulletin 66:947-954.
6. Xing, L., Niu, K., Ma, W., Zelenitsky, D. K., Yang, T.-R., Brusatte, S. L. 2021. An exquisitely preserved in-ovo theropod dinosaur embryo sheds light on avian-like prehatching postures. iScience (in press)

楊子睿博士於科博館的網站

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

在複製羊桃莉誕生的15年之後，科學家終於成功利用同樣的技術複製出人類胚胎幹細胞（embryonic stem cells, ESCs）。因為這樣複製出的幹細胞和捐贈者的遺傳組成一樣，未來可以應用在治療從糖尿病到帕金森氏症等多種疾病。

複製桃莉羊的技術，可以製造出和患者相容的胚胎幹細胞，但是這幾年許多科學家嘗試複製人類胚胎幹細胞都失敗，而且一直延伸出道德爭論還有學術醜聞，大多數的研究團隊都紛紛放棄了這麼嚴苛的技術。

奧勒崗健康與科學大學（Oregon Health and Science University）的生殖生物學專家米塔利波夫（Shoukhrat Mitalipov），發表在本週《Cell》的研究報告^[1]表示，他和研究團隊成功製造出與患者相容的胚胎幹細胞，而且研究團隊積極證明這項技術有後續發展的價值。幹細胞複製技術的爭議又再度點燃。

「治療性複製」（Therapeutic cloning）或稱作「體細胞細胞核轉植」（somatic-cell nuclear transfer, SCNT）就和1996年複製桃莉羊的方法一樣（如下圖）：捐贈的體細胞－像是皮膚細胞的細胞核，植入已經去除細胞核的未受精卵中；等到這顆帶有外來細胞核的卵發育到了囊胚（blastocyst）時期，就培養成穩定的細胞株。這支細胞株的遺傳組成和捐贈者相同，而且可以分化成任何種類的人類體細胞。

這幾年許多科學家嘗試複製人類胚胎幹細胞，但是都沒有成功。最有名的就是南韓首爾大學（Seoul National University）的黃禹錫，他在2004年及2005年宣稱從百餘顆人類卵細胞完成體細胞細胞核轉植，但是後來都被證實研究報告造假。另外，2007年米塔利波夫在猴子上完成體細胞細胞核轉植^[2]。

米塔利波夫和研究團隊去年九月開始這項研究。十二月，一些錯誤的開始，四株研究團隊複製的胚胎開始成長。團隊中的日籍科學家立花真仁（Masahito Tachibana）博士，緊張地取出1mm平方的細胞樣本到新的培養盤上培養，細胞仍持續生長，也就表示細胞株複製成功了！米塔利波夫馬上取消假期，他說：「我非常樂意在聖誕假期期間培養細胞；我的家人明白的。」

在成功之前，研究團隊遇到一點技術問題：研究團隊利用不具活性的仙台病毒（Sendai virus）使卵細胞和體細胞融合，再用電擊讓胚胎開始發育。當研究團隊第一次嘗試製造出囊胚時，沒有穩定的細胞株，後來他們加入了咖啡因，避免卵細胞過早活化。

研究團隊使用的都不是新技術，但是他們在複製人類幹細胞之前，利用超過1000顆猴子卵細胞測試了不同的組合。紐約幹細胞基金會（New York Stem Cell Foundation）的專家艾格理（Dieter Egli）說：「他們大大改進了幹細胞複製的操作流程。這是大新聞！而且我相信研究成果能令人信服。」

研究只花了幾個月就完成。米塔利波夫說：「大家說，你在2007年就在猴子上完成了研究，為什麼過了六年才在人類身上成功？」他解釋，大多數的時間都花在美國的胚胎研究管理條例上。

研究團隊還進行了一連串的實驗，證明他們能夠從不同種類的體細胞轉植幹細胞。第一支細胞株是從一名患有罕見萊氏症（Leigh syndrome）的嬰兒的皮膚細胞轉植而成，證明了較成熟的體細胞也能轉植成幹細胞。

這樣的技術不需要太多的卵子，研究團隊只用了來自一位捐贈者的15顆卵細胞就製造出細胞株，另外5顆來自其他捐贈者的卵細胞則製造了其他細胞株。研究團隊使用的方法非常有效率，也能說服大家「體細胞細胞核轉植技術」仍值得研究。卵子捐贈者能收到美金3000到7000不等的補償金，這對研究來說不只是大開銷，也有生物倫理、風險、以及器官交易的問題。

由於體細胞細胞核轉植技術要破壞胚胎，來自美國國立衛生研究院（National Institutes of Health, NIH）的研究經費無法運用在相關的研究，阻礙了後續臨床的發展。

另一項阻礙是大眾擔心幹細胞複製技術會被用來製造複製人。基因政策研究中心（Genetics Policy Institute）的主任席格（Bernard Siegel）說，有時候科學家會煽動「複製激情」（cloning hysteria）指出對手有能力複製人類，但是十幾年來，米塔利波夫的研究團隊都複製猴子失敗。真仁博士說，下一步就是向大眾解釋：為什麼體細胞細胞核轉植無法複製出人類。

資料來源：Human stem cells created by cloning. NatureNews [15 May 2013]

參考資料：

1. Tachibana, M. et al. Cell http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2013.05.006 (2013).
2. Byrne, J. A. et al. Nature 450, 497–502 (2007).

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• 作者 / 保羅．納斯爵士（Sir Paul Nurse）
• 譯者 / 邱佳皇

編按：筆者是知名遺傳學家和細胞生物學家，致力於控制細胞複製的研究工作，也就是所有生物生長和發展的基礎。於 2001 年獲頒諾貝爾生理學／醫學獎（Nobel Prize in Physiology or Medicine），同時也是阿爾伯特．愛因斯坦世界科學獎、拉斯克獎與皇家學會科普利獎章的獲獎者。

在本書中，保羅．納斯用優美、詼諧的語調幫讀者上了一堂生物學簡史，引領我們思考科學家長久以來追尋的生命之謎，讓讀者彷彿身歷其境、穿梭在各個時代的實驗室裡，感受那些科學發現過程的挫敗和欣喜。並除了學術理解，更希望帶給讀者哲學性的思考能力。

能正確預測疾病尤其會對以個人健康保險為資金來源的醫療系統帶來困難，如果沒有嚴格限制這些基因訊息的使用方式，可能會產生有人被拒保和被拒絕照護，或是被收取無法負擔的高額保費的狀況，但這些全不是他們的錯。在接受醫療服務當下不需付費的醫療系統就沒有這類的問題，因為這種系統可以利用這些遺傳誘因的情報更加容易預測、診斷和治療疾病。雖說如此，知道這些訊息也不見得就能活得輕鬆，如果基因科學有天發展到能夠準確地預測你何時會死亡和會以何種方式死亡，你會想知道嗎？

還有一些遺傳因子是和醫療沒有關係的，像是智力和教育成就等。當我們對個人、不同性別和人口之間的遺傳差異有更多認識時，就必須確保這些看法絕不會被用來作為歧視的基礎。和讀取基因組的能力同樣厲害的是編輯和重寫基因組的能力。一種叫做 CRISPR-Cas9 的酶是一種功能強大的工具，就像一把分子剪刀，科學家可以利用這種酶對 DNA 進行非常精確的切割，藉以增加、刪除或改變基因序列，這就是所謂的基因編輯或基因組編輯。

生物學家自 1980 年左右開始，就已經能夠在酵母等簡單的生物體中做到這一點，那也是我研究裂殖酵母菌的原因之一，但 CRISPRCas9 大幅提升了 DNA 序列被剪輯的速度、準確性和效率，也使得編輯其他更多物種的基因變得更加容易，這之中當然也包括了編輯人類的基因。

隨著時間的流逝，我們可以期待以基因編輯細胞為基礎的新療法出現，例如研究人員已經在製造能抵抗像是愛滋病毒（HIV）這種特定感染的細胞或是用來治療癌症。但目前說來，想要嘗試編輯人類胚胎早期的 DNA 是一件非常魯莽的事情，這會造成新生兒所有細胞的基因被改變，他未來小孩的基因也會被改變。目前以改造基因為基礎的療法存在著風險，可能會在無意間改變了基因組中的其他基因。

然而就算只有想要修改的基因被編輯，那些基因修改也可能會造成難以預測和潛在的危險副作用。我們對自己的基因組了解仍有限，不能肯定這樣的風險不會發生，或許未來有一天當這些程序被認為足夠安全時，就能讓一些家庭遠離某些遺傳疾病的困擾，像是避免生下患有亨丁頓舞蹈症或肺部囊狀纖維化的嬰兒。

但利用基因改造來優化基因，像是製造出擁有高智商、外表出眾或體能優異的孩子，則是完全不同的議題了，在將生物學應用於人類生活的各種科技中，這個範疇的議題是當今最棘手的倫理問題之一。雖然使用基因編輯來製造名牌寶寶這件事目前還只是空談，但許多未來要成為父母的人在未來幾年和幾十年間還是必須思考一些困難的議題，因為科學家們會愈來愈懂得預測基因的影響力、改造基因和操控人類的胚胎與細胞，這些議題都是社會必須共同討論的，而現在就應該開始討論。

──本文摘自三采文化《生命之鑰：諾貝爾獎得主親撰　一場對生命奧祕的美麗探索》/ 保羅．納斯爵士，2021 年 12 月，三采。