【繁體】基因編輯大革命

微小細菌的免疫系統，如何變成強大的基因編輯技術，
這項科技又如何成為掌控生物演化的力量，
CRISPR革命即將帶來前所未見的影響，我們準備好了嗎？

CRISPR基因編輯技術帶來的革命正在全面展開，
波及地球上的所有生命，你我都無法置身事外。

CRISPR原本是自然界中細菌的一種免疫系統，能鎖定入侵的病毒，剪碎它們的DNA。經過科學家的解密，利用這種系統的定位與切割功能，把它變成最簡單、便宜又有效的基因編輯工具。如今我們幾乎可以用CRISPR來編輯每一種生物DNA上的字母，到了隨心所欲的地步。

這項基因編輯技術問世才短短幾年的時間，已經成功製造出能夠抵抗病害的水稻、無法傳播瘧疾的蚊子、還有不再長角的牛，並可望開發出治療癌症、遺傳疾病及愛滋病等疾病的療法。甚至有科學家正在讓滅絕的猛獁象復活，還有人想要把訂製寵物、訂製嬰兒發展成一門產業。

現今每一種生物的基因組成，都是長達幾十億年的演化傑作，現在透過CRISPR，只要短短幾天，就可以快速改編所有基因。人類接手了演化的力量，能夠左右所有生物未來的命運，這似乎帶來無限前景，但也可能帶來駭人危機，像是無意間擴大遺傳不平等，或使一個物種消失。

道納是解開CRISPR機制的科學家之一，與研究夥伴史騰伯格合力寫下本書，親自導覽這趟驚心動魄的發現歷程，以及令人嘆為觀止的科學原理、各種實用或充滿想像力的應用，以及未來的展望和隱憂。

微小細菌的免疫系統，如何變成強大的基因編輯技術，
這項科技又如何成為掌控生物演化的力量，
CRISPR革命即將帶來前所未見的影響，我們準備好了嗎？

得獎紀錄
★2017年Amazon網站科學類年度最佳書籍
★2017年《科學新聞》（Science News）年度愛書
★2017年《洛杉磯時報》年度好書獎決選書單入圍
★讀者讚譽有加：Amazon網站與goodreads網站超過1,400位讀者，給予平均4顆星以上的好評。

本書特色

●這是第一本專門以CRISPR基因編輯為主題的科普書。只要透過這本書，即可以對於基因編輯科技與CRISPR的起源、來龍去脈、科學原理及前景有全盤認識。
●作者道納是CRISPR領域的帶頭者之一，史騰伯格也是該領域的專家，很少有科學家在做出重大科學突破之後很快就寫成通俗著作，對於想了解這項主題的人來說，這本書是最佳選擇。

推薦序 撼動生命世界的CRISPR 閻雲
推薦序 科學帶來的無限思索 廖俊智
推薦序 以科學建構未來 林欣榮
導讀 來自細菌的智慧：DNA科技的革命 周成功

前言 巨浪來了
一項生物科技已經以無法想像的速度展開，
不僅撼動整個生物科學界，甚至將波及地球上所有的生命。

第一部 科學

第1章 尋求解藥
科學家不只想以藥物幫助患者減輕突變基因造成的不良效應，
還想更進一步修復基因本身，永久扭轉病程。

第2章 新型防禦機制
CRISPR是細菌的另一種武器系統，
讓細菌竊取入侵病毒的DNA片段，好在未來啟動免疫反應。

第3章 破解祕密
這是細菌擁有的完美武器，就像一種會尋找病毒的導彈，
現在被改造成強大的基因編輯工具，用來改寫生命的密碼。

第4章 指令與控制
基因體不再是一份難以處理、不可解讀的神祕文件，
如今我們可以用指令讓CRISPR去編輯，控制基因的表現。

第二部 任務

第5章 奇草異獸
擺上幾個月也不會爛掉的番茄、無法傳播瘧疾的蚊子，
還有不再長角的牛……拜基因編輯之賜，這些其實已經出現了。

第6章 醫治病人
CRISPR可以輕易找到並修復任何DNA序列，
許多人相信這種技術能夠徹底消除疾病，為醫學帶來重大突破。

第7章 改變人類的未來？
這項發現是否使得修改人類基因體這件事變得太容易？
我開始覺得自己好像創造出科學怪人了。

第8章 前方的挑戰
這種力量掌控我們這個物種未來，既令人著迷，也很嚇人。
決定如何駕馭這種力量，可能是我們所面臨過的最大挑戰。

後記 一趟意想不到的旅程
要是我們不曾試圖了解細菌如何抵禦病毒的感染，
絕不可能創造出這樣一項威力驚人的基因編輯工具。

謝辭
附注

周成功 | 陽明大學生命科學系暨基因體科學研究所退休教授
林欣榮 | 花蓮慈濟醫院院長
凌嘉鴻 | 中央研究院生化所助研究員
廖俊智 | 中央研究院院長
閻 雲 | 臺北醫學大學講座教授暨前校長
重量級推薦（依姓氏筆畫排列）

各界推薦

透過CRISPR進行的基因編輯技術，將是基因體研究史上最偉大的科技發展之一，它不僅撼動整個生命科學界，甚至對地球所有生命帶來巨大衝擊……──閻雲，臺北醫學大學講座教授暨前校長

閱讀本書，我們可思考，CRISPR如何由一個在基因體中看似無關緊要的小片段，發展成全世界矚目的重要科技發現；如何從科學家敏銳的觀察、好奇心的驅使，及對基礎研究的執著，演變為人類社會及科學上的一個重大突破。──廖俊智，中央研究院院長

作者身處尖端科學領域，還分享科學家一路走來的心路歷程，以及科學研究如何影響自己的人生。值得反覆閱讀，細細品嘗。──林欣榮，花蓮慈濟醫院院長

我們當下正在目睹CRISPR帶來DNA科技革命的全面開展，它對未來世界的影響是前所未見的。──周成功，陽明大學生命科學系暨基因體科學研究所退休教授

《基因編輯大革命》是一本驚心動魄且扣人心弦的讀物，以一位傑出科學家的個人旅程為架構；這位科學家發展出編輯人類基因體最具潛力及最強大的方法，並在此過程中扮演要角。──拉馬克里希南（Venki Ramakrishnan）英國皇家學會會長、諾貝爾化學獎得主

道納是真正的先行者，為CRISPR基礎科學與其在農業及醫學的各種應用之間，建立起橋樑。她與史騰伯格共同完成一本美妙的書，不論對門外漢或內行人而言，本書讀來絕對是一種享受。現在該是一覽這場可能改變世界的革命的時候了。──丘奇（George Church），哈佛醫學院遺傳學教授

基因編輯技術會是我們這個時代最重大的進展，即將帶來驚人的機會，以及駭人的道德挑戰。本書延續《雙螺旋》的風格，由開創一門領域的帶頭者現身說法，描述在追逐這項重大突破的過程中，所發生令人興奮的合作和競爭情形，並且說明這項突破為我們預示了什麼樣的未來。──艾薩克森（Walter Isaacson），《賈伯斯傳》作者

情節緊湊、引人入勝、高潮迭起。本書帶領讀者經歷一趟生物學最重大發現的旅程，從過去、現在，到未來。結合深刻的歷史觀點、個人敘事和科學資料，道納與史騰伯格以誠摯而清晰的筆調，道出CRISPR和『基因編輯』的故事，讓人如臨現場。這本書注定會立即成為經典。若你想了解我們的生命的未來，請讀這本書，並試著了解當中的含義。──穆克吉（Siddhartha Mukherjee），《萬病之王》作者，普立茲獎得主

本書是一項絕佳見證，展現出好奇心和堅毅不拔是科學研究中不可或缺的要角；這本書也是一份來自知名科學家的緊急呼籲，她的發現足以使我們改寫生命的密碼。我們手中未曾握有過這樣一股控制未來的力量，本書對箇中利害有獨到的見解。──盧卡斯（George Lucas），電影導演、製片人

本書既教人興奮又令人恐懼，由科學界最具開拓精神的女性，也就是道納執筆，她和共同作者史騰伯格邀請我們面對基因編輯帶來的風險，即便在世界擁抱這項科技難以置信的潛力之際。這本書是帶領我們通往未來的路線圖。──赫芬頓（Arianna Huffington），《赫芬頓郵報》創辦人

這是第一本討論CRISPR的書，展現了強力的科學與倫理觀點……每一位有心的公民都需要讀這本書……──《紐約書評》

引人入勝……當大家提到CRISPR時，會討論到消滅疾病、讓長毛猛獁象復活，以及訂製嬰兒。這些想法讓道納暨著迷又苦惱，於是她和另一位生物化學家，也是前研究夥伴的史登柏格，把這些事情寫成動人的《基因編輯大革命》。──《彭博商業周刊》

由於道納和史登柏格在這場基因編輯革命中扮演要角，使得這本著作彌足珍貴。在發生重大科學突破之後，很少有主角這麼快就寫下通俗的著作。──《衛報》

《基因編輯大革命》讓大眾了解CRISPR，以一般讀者可以理解的方式來解釋科學……令人著迷。──《華爾街日報》

奇草異獸

可以擺在儲藏室幾個月慢慢成熟而不會爛掉的番茄、能夠應付氣候變遷的植物、無法傳播瘧疾的蚊子、能夠擔任警察和士兵勇猛夥伴的超級肌肉狗，還有不再長角的牛⋯⋯這些生物聽起來可能離現實很遙遠，但是拜基因編輯之賜，它們其實已經存在了。

而且，這只是開端而已。在我們動筆寫書之際，周遭的世界正因為CRISPR而掀起了一場革命，不論我們是否準備好要面對。在接下來的幾年內，這項新興的生物科技將會帶來高產量的農作物、更健康的牲畜，以及營養更豐富的食物。幾十年之內，或許會出現可供人體器官移植的基因工程豬，甚至還會讓長毛猛 象、有翅膀的蜥蜴及獨角獸再現。我講這些，一點都不是在開玩笑。

我們正處於地球生命史上一個新時代的開端，在這個時代，人類能夠以前所未有的能力來掌控共同棲居在這顆行星上的物種的遺傳組成，想到這一切，確實讓人感到相當不可思議。要不了多久，CRISPR就能夠讓我們隨意扭轉自然，實現自史前時代以來的人類夢想。這樣的意願若是能邁向某種具有建設性的結果，不失為一件美事，但也可能造成意想不到，甚至是災難性的後果。

科學想像和科幻情節成真

科學界已經感受到在動植物身上進行基因編輯的效應與威力。比方說，研究人員 能夠利用CRISPR，以驚人的精確度和靈活度，來產生帶有人類疾病的模式動物，不僅限於小鼠，還可套用在任何最適合展現特定疾病病徵的動物身上，無論是罹患自閉症的猴子、有帕金森氏症的豬，還是得了流感的雪貂。

CRISPR技術最有趣的一個面向，就是能夠用來研究某些特定生物的特質，比方說墨西哥鈍口螈的肢體再生、 魚的老化，以及甲殼類的骨骼發育。我很喜歡同行寄來的CRISPR實驗筆記和圖片，像是他們發現了蝴蝶美麗翅膀圖案背後的遺傳基礎，或是找到使感染性酵母菌能夠侵入人體組織的個別基因。這些實驗揭示了自然界的新知，以及將所有生物串連在一起的遺傳相似性。對我來說，這一切都非常令人振奮。基因編輯故事的另一端，不只是科學期刊上發表的基因編輯的各種應用，讀起來更像科幻小說。例如，我很驚訝得知，有研究團隊正使用CRISPR將豬的各種基因「人源化」，希望有一天能夠進行「異種移植」，也就是把生長在豬或其他動物體內的器官移植到人類身上，以解決器官供應嚴重短缺的問題。目前也出現依據流行的審美觀來改變動物外觀的現象，有公司利用基因編輯技術創造出新型寵物，例如基因編輯的迷你豬，體型不會比小型犬大多少。

還有一些實驗室從著名科幻小說改編成電影的場景中直接汲取靈感，正展開一場讓物種「去滅絕」（de-extinction）的大膽試驗，其實就是透過選殖技術或基因工程讓已滅絕的物種死而復生。我的友人，加州大學聖克魯茲分校的夏皮羅（Beth Shapiro）教授非常興奮，可以利用這種策略，重新創造出已滅絕的鳥類物種，研究牠們與現代物種之間的關係。同樣想法的研究，還有利用CRISPR將現代大象的基因體逐漸轉為猛獁象基因體的實驗。

諷刺的是，CRISPR也可能導致相反的結果：強行讓人類厭惡的動物或病原體滅絕。沒錯，在不久的將來，運用CRISPR來摧毀整個物種有可能成真，這是我十年前剛剛投入細菌適應性免疫系統這個新興研究領域時，從未想像過的一種應用方式。

在這個領域以及對自然界的其他研究中，有些努力成果具有改善人類健康和增進福祉的巨大潛力。其他的則流於輕率、異想天開，甚至是全然危險的。我逐漸意識到，有必要了解基因編輯的風險，尤其是考量到我們應用基因編輯的腳步正不斷加速之中。

CRISPR提供一種方法，讓我們可以改寫想要更動的任何生命分子，這等於是賦予我們力量，能夠用不可逆轉的劇烈方式來改變我們所居住的生物圈。這項技術所帶來的可能性有好的一面，但也有壞的一面，我認為目前的討論並不充足。這是生命科學中一個激動人心的時刻，但我們不能讓自己被潮流帶著走。

重要的是，我們不能忘記，儘管不可否認，CRISPR具有強大的潛力來改善世界，但修改生態系的遺傳基礎，可能也會產生意想不到的後果。我們有責任事先考慮這些後果，並在為時已晚之前，進行一場全球性的公開對談，對於如何把基因編輯善用於自然界等議題，廣納各界意見。

（摘錄自本書第5章）