文/楊慧莉 

本年度美國《時代雜誌》風雲人物的入圍名單裡不乏各領域好手。其中，尤以CRISPR科學家的創新發明最攸關人類未來的生命福祉。CRISPR科學家裡，又以杜德娜與夏虹緹組成的研究團隊最受矚目，由她們所正式提出的CRISPR-Cas9——一套可程式化的細菌免疫系統，預計未來可根除遺傳性疾病，造福人類。

醫學曙光
研發基因組編輯術

珍妮佛．杜德娜博士（Dr. Jennifer Doudna, 1964-）出生於美國夏威夷，是美國柏克萊加大化學及分子暨細胞生物學系教授，同時也是美國國家科學院和醫學院院士。

伊曼紐．夏虹緹博士（Dr. Emmanuelle Charpentier, 1968-）出生於法國，遺傳學家暨生物化學家，在病原細菌的感染與免疫調控機制研究上，被公認為世界首屈一指的專家。現職為德國馬克斯．普朗克傳染病生物學研究所，傳染病生物學調控部門主任。

兩人一拍即合

杜德娜與夏虹緹相遇於二○一一年波多黎各的一場科學會議。兩人所引領的團隊研究相仿，都在研究細菌如何防衛病毒侵犯，且都於研究中證實細菌能記得過去入侵病毒的DNA，並在敵人再犯時認出對方。這讓她們決定於會後攜手合作。

自上個世紀七○年代，科學家就知道如何改變生物的基因組，只是工具不夠精準，規模因此難以擴大。九○年代，研究人員設計了多種蛋白質，可針對DNA上的特定位置做剪接，不過仍得為每段目標DNA序列設計新的蛋白質，過程緩慢而辛苦，直至杜德娜與夏虹緹團隊發現如何利用一個稱為Cas9酵素後，CRISPR作為基因編輯工具才漸趨可行。

在合作之前，夏虹緹的研究已經對CRISPR-Cas9酵素的運作機制有所了解，為了更清楚整個架構，她求助於杜德娜，後者已研究過其他的CRISPR-Cas酵素。

合作後，她們成功把Cas9酵素變成一種可以運用在任何細胞的基因編輯技術。

「這真是一個重大發現，你可以把這種酵素程式化，用它砍掉某個特定位置上的DNA。當發現這種技術將成為一種控制基因的強大工具時，我們自己都嚇了一跳。霎時，才了解此發現的重要性。」夏虹緹表示。

CRISPR是什麼

杜德娜與夏虹緹所研發出的CRISPR技術究竟是什麼？這要從它的起因談起。當初，兩位科學家都對細菌如何對抗病毒的議題產生興趣。結果，她們發現很多細菌在它們的細胞裡有種適應力免疫系統，叫做「CRISPR」，可以使細菌偵測到病毒DNA並消滅它。於是，她們就研發出一個 CRISPR系統，運用這種叫做「Cas9」的蛋白質，找出、剪斷病毒DNA，或插入特定DNA到細胞中。杜德納形容 CRISPR系統就像是文書處理，具有剪掉和貼上的功能，可讓科學家修正有問題的DNA。

而杜德娜與夏虹緹之所以將此系統用在基因工程組的原因是，細胞本身具有檢測和修復損壞DNA的能力。舉例而言，對一種叫做囊狀纖維化的遺傳疾病，運用此套系統，就能在其基因突變的位置處製造斷裂，然後啟動細胞去修復突變。而諸如引起貧血症或亨丁頓舞蹈症的突變，也能獲得修正。

影響力在發酵

自從兩位科學家於二○一二年發表此基因組編輯技術後，許多科學家開始運用此技術。實驗證明，此技術能有效改變從老鼠到猴子等多種動物的基因。一群中國科學家已成功運用在人類胚胎的基因編修上；美國研究者證實此技術能將愛滋病毒DNA從受感染的細胞上移除。

「看到全球科學家將我們研發的系統作各種有趣的運用，真的很讓人振奮。」杜德娜表示。「這證明基礎研究是重要的；我們當初只是對細菌如何運作感到好奇，沒想到無心插柳。有些人對基礎研究的重要性持懷疑態度，而不願挹注資金讓科學家研究，但我們卻用事實證明，基礎研究可讓科學有大幅度的進展。」

「早先，我只知道我們的研發很重要，但沒想到影響力隨即延燒。過去也有類似的技術，但都不像CRISPR-Cas9技術這麼快速、有效、可靠又經濟。我的長期目標是運用此技術治癒人類的基因突變，不過那將需要許多進一步的測試和臨床研究。我們現在只在初期階段。」夏虹緹說。

科學倫理
期許更合理的運用

除了遺傳疾病的運用，CRISPR技術未來也可能用在增進性能上，像是強化骨骼、降低心血管疾病誘發機率，甚至讓人擁有想要的各種特徵。

不管如何，這種在人體細胞的運用已經引發一些批判者的疑慮，因為技術一旦被證實有效，科學家就有可能用它來做胚胎的基因改造，讓人擔心起英國作家赫胥黎反烏托邦作品《美麗新世界》中的「複製人」可怕情節會否在真實世界中上演。

創造完美小孩？

「我支持歐洲的立場，科學家對人體細胞的操控僅限於為了預防或治療。因此，此刻，我並不贊同去操控遺傳上的特徵。」夏虹緹說。

杜德娜則認為，科學界如要運用此技術於人類，需要有更清楚的指南。她每天都會接到病患的電子郵件，這些人遭受不良基因的摧殘，他們迫切需要這種技術。

舉例而言，有位二十六歲婦女來信告知，她發現自己帶有BRCA1基因突變，這讓她七十歲前罹患乳癌的機率高達百分之六十。她打算切除乳房和卵巢，於是想知道CRISPR-Cas9技術的運用是否能讓她保住這兩樣女性特徵。

既然有許多人為遺傳疾病所苦，來自病人社區的壓力勢必會催促科學家們加快精進此技術的腳步。

至於此技術要不要用在非醫療上，杜德娜覺得這應該由社會大眾來決定。「我們必須找到合適而可安全執行的方法，不能只是讓人們去創造所謂的完美小孩。」

介入倫理論辯

不過，有趣的是，杜德娜發現自從她與夏虹緹發表新技術以來，她彷彿活在兩個世界。一個是科學界，充斥著她目前著手的猴子研究、與病患及其家屬的沉重互動、運用CRISPR-Cas9技術後的各種研究論文，而她的信箱總堆滿著研究者尋求建議或合作的要求信函。這些活動勢必將對人類的生命造成影響。

儘管新技術已在科學界沸沸揚揚，但其他界外人，如杜德娜的鄰居、大家庭成員、兒子同學的家長卻都對此渾然不覺。

介入公共討論，原本讓杜德娜有所遲疑，但二○一四年末，她的不安大過一切，因為顯然政府、監管機構和許多人都對基因組編輯研究的驚人發展速度有所不知。

第一場由杜德娜協助組織的科學倫理論辯在加州納帕山谷登場，包括科學家、生物倫理學家、製片和加州大學行政人員在內的十八位與會者討論了基因工程如何影響保健、農業和環境，尤其是人類種系的修改議題。

會議後，他們在《科學8》（Science8）發表了一篇觀點文章，敦促全球科學社群目前還先別用基因編輯工具修改人類胚胎。杜德娜還到學校、公司行號展開六十多場有關CRISPR-Cas9技術的演說，並在美國各地、歐洲和亞洲參與二十多場研討會，這些討論都把她推出科學界的舒適圈。

杜德娜之所以積極介入此技術的公眾倫理論辯，原因之一是她擔心有人因莽撞投入和誤用造成此技術未來遭到禁用。而她也想向大眾彰顯科學家對自己所發明的技術是會負起責任的。

成功關鍵
相信直覺 設立目標

顯然，CRISPR-Cas9技術已引發爭議。不過，杜德娜與夏虹緹的生活也起了很大的變化。兩位科學家頓時成為鎂光燈的焦點，採訪邀約不斷，並獲頒無數獎章，肯定她們在科學界的表現，包括唐獎、突破獎等。

有得必有失

但凡事有一好沒二好。

「肯定是很棒啦，但CRISPR的熱潮、媒體關注以及許多相關演講縮短了我的研究時間。過去六年，我在德國和瑞典有三個實驗室，希望有更多時間與團隊一起研究。當然，也因為這項發明，我才得以擔任德國馬克斯．普朗克傳染病生物學研究所主任，讓我專注於感染生物學，了解細菌的某些運作機制，以及它們如何讓人生病。」夏虹緹說。

相同的情況也發生於杜德娜。為了讓新技術的使用更明朗化，她花了不少時間在辯論、溝通和教育。儘管過程中得知人們對科學的想法，讓她收穫不少，但她坦言自己待在實驗室的時間是愈來愈少了。不過，還好，她的實驗室裡有一群學生和博士後研究員繼續奮戰，持續有高效能的產出，包括精進此系統、持續投入基礎生物學研究、Cas9酵素的細胞作用研究以及CRISPR-Cas9技術的特殊應用。

去做就對了

至今，杜德娜與夏虹緹已因獲頒無數獎章享有無上榮光，但最讓她們喜出望外的是，獲頒魯汶大學的榮譽博士學位。她們都沒料到會有此殊榮，杜德娜甚至都不曾想過自己會做出如此重大的科學突破。

儘管始料未及，但總有走到這一步的關鍵所在。對此，兩人有不同的答案。

「我真的很相信自己的直覺。如果你有個想法，覺得值得一試，就算有人潑你冷水，也要全力以赴。還有，我總是把自己的工作放在大的科學架構裡，而且我喜歡在看似不相干的科學領域中做出關聯。CRISPR就是一個絕佳的例子。畢竟，沒人會猜到細菌免疫系統最後會促成生物醫學的重要轉變。」杜德娜說。

至於夏虹緹的成功見解則是：「全力以赴、深謀遠慮真的很重要。每次我著手一個研究計畫，就會先設立清楚的目標，並盡快完成。此外，我總是迎接新的挑戰。科學家最怕的就是停滯不前。」