生物駭客？基因啟迪時代來臨，DNA也可以被編輯

如果基因決定了人的意義，
那麼當我們改寫基因的時候，
它又意味著什麼呢？

本書以基因為主軸，分為五大章節，在第一章（導言）中，作者說明本書將以局外人的視角，來探索神秘而廣闊的基因組學領域：
基因組學是一門很酷炫的科學，一方面，它可以對人類及其所處的世界給出很多解釋，可以提供拯救生命和改善生活的工具；另一方面，它也可能會讓我們覺得與自己所處的世界漸行漸遠。
第二章（基因外傳）中，作者假想了一些基因編輯的實際例子，儘管基因編輯嬰兒在現代仍是非法的──電影中錯誤的編輯會帶來超能力，現實卻可能產生癌症和其他疾病──但隨著科技進步，作者相信這些假想中有一日會成為現實。
第三章（基因紀聞）中，作者模仿羅馬帝國時期的每日通知，舉例一篇篇與基因相關的簡短故事及對基因組學新聞的評論，人類基因組堪比一部言情小說史，基因的重組、再造都與民族的融合脫離不了關係，雖然，現代人也喜歡用種族劃分群體，譬如一些人認定自身人種具備更加優良的基因，能繁衍出資質較好的後代等等。
第四章（基因啟迪），作者提出一些問題給大家思考，基因改造技術真的有利無害嗎？在《侏儸紀公園》電影中，哈蒙德博士召集大批科學家利用凝結在琥珀中的史前蚊子體內的恐龍血液提取出恐龍的遺傳基因，將已絕跡六千五百萬年的史前龐然大物復生，使整個努布拉島成為恐龍的樂園，這是一種針對人類任意修改基因的行為所做的警示，呼籲大家審慎思考新興科技可能帶來的後果。
在最後一章中，作者提起自己小時候常見的手帕，時至今日卻被其他東西取代了，除了衛生考量，有沒有可能與基因組學產生關聯？基因組學又是如何誕生的呢？本書將一一作介紹。

 

Brian Winston Ring，漢名任博文，中國特聘外國基因專家，目前任職於武漢華中科技大學生命科學與技術學院，擔任教授與博士生導師，美國史丹佛大學基因組及生物資訊學博士後；美國AGI公司和益基生物科技有限公司（iDNA網）聯合創始人及首席科學家。
任博文教授長期致力於精準醫療的研究，成功領導了世界上第一個透過基因芯片在分子平均值上確認乳腺癌患者治療方案的項目，其關於肺癌檢測的文章獲得二〇〇九年度最被病理醫生關注獎；肺癌、大腸癌、鼻咽癌等基因診斷項目成為美國腫瘤精準醫療分子診斷標準。二〇一五年，由於其對生物產業科技創新所做出的突出貢獻，任博文教授受邀成為科技創新座談會建言專家。

 

序
小時候，別人告訴我，人類與動物之間的關鍵區別就在於，人類會製造工具。人類製造和使用工具的能力，使得其由底層的低等生物開始迅速崛起，也讓其具備了統治地球的力量和權力。據觀察發現，黑猩猩用樹枝捕食螞蟻的時候，為了把樹枝伸進螞蟻洞中，會先將樹枝上的葉子去掉。雖然這一發現有點令「人」沮喪，但還不至於將人類拉下神壇。樹枝捕食螞蟻的伎倆並不高級，至少跟原子彈或變色咖啡杯相比不會讓人覺得印象格外深刻。然而，有人還見過黑猩猩做長矛、烏鴉用棍棒捕獲昆蟲、大象可以做簡易蒼蠅拍、章魚能建城牆。人類只好被迫承認，使用工具的能力並不是為人的終極標準。
於是，人開始恐慌，難道我們並沒有傳說的那麼特別？
總之，將人類與動物區分開來的既不是使用工具的能力，也不是製造工具的能力，而在於人類會利用工具來保護自己。俗話說「人靠衣裝」，你用Mac還是桌上型電腦？用iPhone還是安卓手機？你敢說你根據一個人開的車就能知道他是什麼樣的人嗎？在美國，男性可以分為兩種，一種喜歡戴各種棒球帽，另一種死都不會戴棒球帽。年輕男性也可以分為兩種，一種會在自己的車上貼變形金剛的貼紙，另一種則不會。
可以說，真正將人類與動物區別開來的是人與其製造的工具之間異常奇妙的關係。這種現象很奇怪。人類製作、使用工具的過程本應非常簡單。首先，確定問題所在；其次，聰明的人設計相應的工具來解決這個問題；最後，實際遇到所說的問題時，直接使用已有的工具。工具的設計者就可以賺得盆滿缽滿，有抱負的年輕人也會爭先恐後地去搶購他的自傳。多麼美好且勵志的故事結局！
如果我們的世界真有這麼簡單該多好！
俗話說：「如果你手中握著一把鎚子，那麼你面前的任何事物都會變成釘子。」一旦我們擁有了新的工具，我們就會想去使用它，並且多次使用，比如汽車。汽車的功能很簡單，它讓人們可以快速地移動，也不會遇到馬車或牛車可能帶來的麻煩。汽車是一種好工具。汽車速度很快，相對比較乾淨，當我們不需要使用時，直接鎖起來就可以，甚至不需要操心喝水或者餵食的問題。我有一輛車，顏色是我最喜歡的綠色，還有車載音樂的功能。我搭乘馬車的經驗很有限，馬兒總喜歡把我拉到最近的樹那裡，而絲毫沒有把我拉到指定目的地的念頭。
所以汽車值得我們為之歡呼。當我們需要快速到達某地或者攜帶大量物品的時候，汽車成為出門的首選。除了以上兩大基本功能之外，汽車就沒有那麼實用了，人們很少會用到其他功能。然而，即便汽車在人們生活中應該扮演的角色非常明確且有限，汽車最初進入人們生活的時候還是製造了不小的亂子。在所有現代化的都市中，步行穿越繁華的街道並不簡單。如果存在高速公路的話，那就糟糕了，沒有汽車的話，連出門都成了難題。現在，都市的佈局設計越來越迎合汽車的出行，而不是人。人成了二級公民，排名僅次於汽車，而馬車不幸排在人之後。
我並不是在提倡馬車的回歸。而且根據馬對人的態度，牠們也不會執著於回歸這件事。
基因可能有點像汽車。基因也是一種好工具，可以幫助我們理解人與人之的差異和共同點，我們甚至可以用基因來預測疾病發生、發展的過程和人生的軌跡。現如今，我們正在學習如何控制自己的基因，從而讓人更加健康。對於現有的技術而言，這無疑是一項強而有力且劃時代的補充。
然而，人類與基因的故事仍在繼續。我們應該將基因的使用局限於小範圍的問題，就像汽車一樣，還是應該充分發揮基因的功能去重構社會呢？我們在實施的時候又該如何區別一項又一項的功能呢？如果基因決定了人的意義，那麼當我們改寫基因的時候，它又意味著什麼呢？
對於上述問題，並不存在非黑即白、非此即彼、是非分明的答案。我認為重要的是我們提出了問題，提出了以前沒有想到過的問題。更重要的是我們成為如何使用基因的決策過程中的一員，而不是任由其發生。本書所包含的這些文章就旨在討論基因的潛力，旨在讓所有人一同決定如何使用基因這項新工具。

作者簡介
序
第一章 導言
第二章 基因外傳
　2.1 基因組：人類的公共財富，拒絕商業化
　2.2 如何規範基因編輯技術的應用
　2.3 基因：終結衝突，世界和平
第三章 基因紀聞
　3.1 人類基因組堪比一部言情小說史
　3.2 拜倫：紡織工人和醫護人員的守護者
　3.3 為人權，維人權
　3.4 由小生大：小小鹼基引發大案件
　3.5 透過NIH申請新規定看資助申請的公平性問題
　3.6 科學界的可重複性危機
　3.7 基因學的3R理論
第四章 基因啟迪
　4.1 別總想著複製超級軍隊——基因編輯技術背後的倫理問題同樣值得關注
　4.2 基因組裡基因知多少
　4.3 從基因組認知自我：微生物的崛起
　4.4 暗黑基因
　4.5 哈利波特與達爾文的交集
第五章 其他
　手帕的消失VS基因組學的興起

 

2.1　基因組：人類的公共財富，拒絕商業化

十三世紀，英國頒布了歷史上第一部限制封建君主權力的憲章，即《大憲章》，它成了後來英國君主立憲制的法律基石。然而，它的姊妹篇——《森林憲章》卻很少為人所知，但我認為《森林憲章》在歷史上也應該享有同等的地位。
首先，《大憲章》於西元一二一五年頒布，一開始被稱為「貴族的憲章」，兩年之後，《森林憲章》頒布，為了區分這兩個憲章，《大憲章》才有了現在這個名字。
其次，《森林憲章》中的詞彙量更豐富、活潑。《大憲章》中主要解決貴族財產的繼承問題，所以用較成熟的拉丁文書寫。《森林憲章》則更多地涉及土地問題，主要用盎格魯-諾曼語（Anglo-Norman，拉丁文的一種分支）書寫，語言更為輕快。不難想像，翻譯者把古老的英文單字翻譯成拉丁語時有多麼的痛苦。
最後，《大憲章》主要解決貴族的問題，而《森林憲章》則解決平民百姓遇到的難題。貴族雖然高貴，但是平民才是主體人。例如，《森林憲章》規定：如果一個人在森林中撿柴火，除非他不是附近居民，或者他買得起驢和馬車，否則守林人不能向他收取任何費用。
回想當年在北方過寒冬的日子，一到秋天，不少村莊就只能靠撿木柴來掙錢，對此我深有體會。貴族不可能去扛那些樹枝吧！也只有《森林憲章》才能保障他們基本的生活權利了。
事實上，《森林憲章》也是最早提出把民眾權益交由下議院監管的合法文件之一。它規定，村莊及其周圍的地區僅供當地的居民使用，不允許任何人對其進行商業開發。不管是從經濟學的角度看還是從社會學的角度來看，這一規定都具有劃時代的重大意義。
拒絕讓社會公共財富被少數人商業化。
不幸的是，事實證明人們更擅長於將公共資源商業化，而不是好好保護這一資源。然而，如果沒有了公共資源，人們就會被迫從享有公共權益的民眾變為為公共財富買單的消費者。
那麼，基因組（genome）是公共財富還是商業資源？
基因組學時代到來之後，頒布相關憲章很有必要。基因組是公共資源還是商業資源？是應該按照自己的意志使用基因組，還是應該遵循公司、藥企或是政府的規定？對於個人基因組，我們是否有獨立性？
這個問題，幾年前就已引起了社會的擔憂。一九九〇年代，克萊格•凡特就引出了基因組是公共財富還是商業資源的爭論。
克萊格‧凡特是美國國立衛生研究院（NIH）的科學家，他發明了快速測定基因表現（gene expression）序列的技術，即有名的霰彈槍定序法。在此基礎之上，NIH推動了大量基因片段的專利化。
詹姆斯‧華生是DNA雙螺旋結構的發現者之一，也是NIH人類基因組計畫（Human Genome Project, HGP）最初的負責人，他非常反對這個專利申請計畫。NIH，作為世界上最有名的學術機構，始終堅持這個專案，最後直接導致華生辭職。
幸運的是，美國最高法院於二〇一三年規定基因不能專利化。
接下來的數十年裡，華生和凡特在基因研究領域開始了激烈的競爭。華生是大眾主導的人類基因組計畫的負責人，凡特是私人機構主導的人類基因組計畫的負責人。大眾主導方決定，將按照百慕達原則（Bermuda Principles），基因序列資料在得到基因芯片結果之後的二十四小時內公布。凡特的公司則希望使用者為獲取相關資料支付一定的費用，並且希望為新發現的基因申請專利。為了解決這個問題，華生不斷提高大眾主導方的基因定序（DNA sequencing）能力，最後，兩方都在大致相同的時間完成了人類基因組定序。
在科學領域，將基因資訊公共化很有必要，而且值得讚許。「公共財富」這個詞在基因研究領域並不陌生，目前有一項研究就叫「基因組資料公共財富」。這是美國國家癌症研究所和芝加哥大學合作建立的一個公布序列與相關臨床訊息的入口網站。不過，我們應該明白，這只解決了小部分的問題。
資料可以免費獲取，基因不存在智慧財產權，這樣科學研究才能暢通無阻。目前我們對自身基因組所知甚少，保證這一點很重要。但是放眼未來，基因還是很有可能會被開發成商業資源。雖然之前取得了勝利，但是爭論遠沒有結束。

守護公共財富
大多數人可能都不了解自身的基因組，那麼未來是否會出現一種醫療服務，醫生可以根據患者的基因序列來預測基因突變（mutation）與健康之間的關係？換句話說，自身基因組及其作用是屬於公民權利，還是應該交給醫院和政府監管，等時機合適了再告知當事人？
看了前文之後，你們顯然可以判斷出我認同前者（遮遮掩掩和耍小聰明從來就不是我的強項）。倒不是說監管沒有用。確保基因定序的合理性和準確度並不會妨礙個人的自由，也不會破壞基因組公共財富。而且監管舉措還有助於打擊未經證實的醫療炒作。但是，目前醫療和監管部門所做的遠遠不夠。為了人類的幸福，FDA（美國食品藥品監督管理局）一直充當著公共財富的守衛者角色。
展望未來，雖然最高法院規定基因不能專利化，但並不代表基因的改變不能專利化。目前正處於編輯個人基因的風口之上，與高薪工作要求高學歷一樣，為了獲得某種工作和夢寐以求的生活方式，個人基因編輯技術也是必要的。
試想：面前站著一個「正常人」和一個基因被優化過的人，你會選誰？誰會願意和看似健康實則攜帶了某種疾病基因的人結婚？這可能會遺傳給你的小孩！因此，那些基因公司依舊想持有對基因公共財富的控制權。
現在這一切都還不明朗，也沒有必要指責可憐的亨利國王，怪他沒有設立基因組憲章。因為當時時機還不夠成熟。
在百慕達公約和遺傳資料公共財富這些協定的幫助下，我們目前還擁有基因組公共財富，不需要借助憲章的強制力量來追回。首先，我的拉丁文挺爛的，如果要我把全基因組關聯分析或者轉化遺傳學翻譯成拉丁文，過程大概會很有困難；其次，亨利三世已經作古，還能找誰簽署基因憲章？這是專利、人權、倫理的問題，還是三者兼而有之呢？
目前來說，最好的辦法就是：把基因組看作人類的公共財富，不允許任何人把它占為己有！

2.2　如何規範基因編輯技術的應用

科幻小說家來幫忙！
跳出龐尼特方格（Punnett square）的圈！
幾乎可以肯定上面這些事情某一天都會發生：二〇三五年，繪兒樂針對被基因編輯（genome editing）過的兒童推出了新款畫筆，使這種兒童可以看見四種基本色，而不是一般情況下的三種。雖然世界反運動禁藥機構（WADA）一開始禁止所有運動員服用任何形式的基因禁藥，但是現在，基因編輯改善人體健康狀況的現象已經相當普遍了，WADA不得不重新修訂反運動禁藥條款，允許運動員妥善處理「自然發生的基因突變」。用於軍事用途的「智慧狗」引起了不少法律訴訟，二〇一六年還鬧上了最高法院。以原告的身分獲得一張人身保護令之後，智慧狗終於擁有了獨立人格。
在另一個案件中，可激發認知潛能的一套基因編輯產品被納入基礎醫療程序，將由美國國民健康服務系統免費提供。令人欣慰的是，二〇一六年美國境內的信鴿數量達到了一百萬隻。這種鳥在二十世紀初滅絕，後來使用一系列大規模的基因編輯才得以挽救；同樣地，借助小群基因得到拯救的猛獁象，現在在冰河國家公園過著舒舒服服的日子......
只是，預測當下會發生什麼已經很難了，更別說二十年之後的事情了，有時候，我甚至都不確定昨天發生了些什麼事情。不過，最近基因學界對於需不需要確立基因編輯使用規範的討論很熱烈。之前也說過，基因編輯技術的出現會使修改胚胎基因更加簡單，這樣就有助於對人類進行設計。對於這項技術可能產生什麼影響的討論很早就出現了，當時也談論以如何使用這項技術的大致規範。目前學界取得的共識是：對人體運用該技術之前，必須確保該技術足夠安全，必須明確對接受者可能產生的利弊，並且確保可以適當調節。
目前跟基因編輯相關的討論，主要圍繞接受者的安全問題展開，基因編輯技術是否可以確保接受者不會出現意料之外的情況？大多數人認為目前還不具備對人體應用這項技術的條件，特別是對胚胎的應用。也就是修改胚胎，這樣長大之後，每個細胞都會攜帶特定的變異基因。儘管存在擔憂，但是也有人希望該技術能夠盡快投入應用，至少可以先用於修復致命疾病的遺傳變異。
然而，從使用該技術修復血紅素變異基因，從而預防新生兒患上鐮刀型紅血球疾病（Sickle-cell disease, SCD），到使用該技術去修復與老年人心臟疾病相關的基因突變，去修復與高智商無關的基因突變，還有很長的路要走。舉個例子，假設某個倫理委員會通過了基因編輯技術的應用，那麼實現修復與高智商無關的基因突變的速度就可能超過我們的預期，不管是因為什麼而使用了該技術，其衍生產品很快就會接踵而至。
因為不知道未來將面臨何種選擇，所以很難為一項新技術制定倫理規範。這就使得討論基因編輯的倫理問題非常困難。在保證新生兒出生的時候不會得某種疾病方面，使用基因編輯技術對社會可能產生的潛在負面影響很小，反而會帶給新生兒極大的好處。更有人表示，對新生兒應用該技術對技術本身來說也是極大的進步。但如果出現了其他的應用方式，我們又該怎麼辦呢？如果一項技術能夠使一個孩子比普通孩子更聰明、更好看、更健康，那麼這就跟預防疾病的基因編輯技術完全不是一回事了。特別是只有少數人能夠承擔基因編輯的高昂花費時，就更有可能出現這種情況，而且事實也會朝著這個方向發展。
目前不存在的選擇可能帶來哪些倫理問題？應該怎麼評判？有沒有必要思考這個問題呢？過度的監管會阻礙創新進程，但是如果監管不嚴又容易出現技術凌駕於社會之上的情況。一八六五年，英國議會頒布了《機動車道路法案》，規定「機動車」（也就是現在的汽車）必須遵守以下規定：
（1）該機動車的駕駛員和管理者至少有三位。
（2）在機動車行駛之前，其中一人應該先步行至離機動車六十碼（一碼=0.9144公尺）的距離，連續揮舞一面紅旗，以警示馬車乘客和馬車司機後方有機動車駛來，並提醒司機在必要的時候及時停車；應該協助馬車司機、馬車所裝載的貨物等等。
而且還對速度作了如下限制：……在收費高速公路和公共高速公路上駕駛該機動車不得超過四英里／時，在市區、城鎮或鄉村通行時，速度不得超過兩英里／時。如果能夠去到郊區，把車速飆到四英里／時，那種感覺肯定很爽。該法案一直到一八九六年才被修訂，一部分原因正是由於汽車的盛行，所以才有了現在的道路法案。
一開始看的時候，會以為廢除道路法法案很簡單，就像是技術恐慌者的消極反抗，就像是鐵道局扼殺創新的陰謀。畢竟，盧德派（Luddite）燒燬工廠的事情才過去五十年。另外，法案裡提到的交通工具並不完全等同於現在的汽車。
放鬆這些反汽車的規定最終可以提升經濟效率，但是這樣也就意味著把人使用道路的權利移交給了汽車。現在的都市也更像是為汽車設計的，而不是為人設計的。如果沒有合理的規範，人們只能被迫去適應技術的發展，而不是在合適的情況下自主使用它。