國際深探
2016.10.05 19:11

【專訪唐獎生醫獎得主】基因編輯技術的催生者--法科學家夏彭提耶

文|劉瑞芬

想像,如果修改基因,就像在文書處理系統中刪除、取代那麼容易,愛滋病、阿茲海默症、癌症等疾病可以從此消失……。法國科學家伊曼紐.夏彭提耶的世紀大發現,讓這有如科幻小說的情節,如今可能成真。這位諾貝爾熱門人選九月底來台領取唐獎時,接受《鏡傳媒》專訪,談她的科學成就如何翻轉她的人生。

「女士先生們,請以熱烈掌聲歡迎2016年唐獎生技醫藥獎得主﹒﹒﹒」夏彭提耶與其餘兩位共同得主魚貫進場,走在一行人當中,這位48歲的法國微生物學、生化和遺傳學家咬著下唇,似乎有點怯生生地,對於眾人的掌聲和此起彼落的鎂光燈,仍不大適應。

但有著一雙晶亮黑色大眼,笑顏有如洋娃娃的夏彭提耶,可是當今生醫界最夯的CRISPR/Cas9技術的共同催生者。這項重大發現,足以改變世界,你我以及任何存在於地表上的生命,未來可能再也不同。

CRISPR/Cas9?聽來像是某種神秘暗號,有著極為繞口的中文翻譯:「常間回文重複序列叢集/常間回文重複序列叢集關聯蛋白系統」,轉換成一般人聽得懂的語言,可以把這種平台想像成基因編輯系統,類似文書處理軟體中的剪貼功能,把致病的壞基因剔除,替換以健康的好基因,修復細胞的基因缺陷。

基因編輯平台大躍進

也就是說,或許有一天,唐氏症、地中海型貧血、杭亭頓舞蹈症等等基因相關疾病,透過這套系統的修正,將徹底從地表絕跡。

早在1970年代,科學家已能夠改變生物的基因體,但可使用的工具不夠精準、費時又昂貴,CRISPR的可貴在於它準確、迅速、廉價又相對容易。也就是說,基因編輯能力有了飛躍性突破,科學家自此擁有更強大的力量,得以改寫生命的根本藍圖──DNA。

CRISPR瞬間爆紅,夏彭提耶也成了當今全世界最具影響力的科學家之一, CRISPR翻轉了基因編輯,也翻轉了夏彭提耶的人生,從默默無名的科學界「局外人」,到如今名滿天下,人人追捧,問她喜歡這種轉變嗎?「這樣說好了,我不是那麼確定。」語畢,她自己也笑了,帶著一點無奈的。

人生因CRISPR而翻轉

目前她擔任德國馬克斯.普朗克傳染病生物學研究所主任,仍然主持實驗室,但幾乎每週都有出差行程,也必須花費大量時間在回覆電郵、文書工作、寫文章和評論,這或許是爬上學術界高位階的必然,然而,她最自在的處所還是實驗室。

夏彭提耶的臉龐很女性化,帶有一種青澀,使她看上去比實際年齡小得多。 在唐獎記者會後接受《鏡傳媒》訪問時,她還在跟時差對抗,但幾乎看不出疲態,一頭不大聽話的捲髮,加深她的稚氣。

身為全球最具影響力科學家之一,夏彭提耶(左)全球演講邀約不斷,突然湧現的光環,她仍是不大適應。攝影/賴智揚
身為全球最具影響力科學家之一,夏彭提耶(左)全球演講邀約不斷,突然湧現的光環,她仍是不大適應。攝影/賴智揚

「 我在實驗室裡最快樂。和我的團隊互動,針對研究主題,彼此腦力激盪,這是我最喜歡做的事,但CRISPR/Cas9帶來的副作用是,在實驗室的時間變得很少,我很懷念這一切,偶爾難免沮喪。」

在CRISPR還沒有火紅的2000年代初,夏彭提耶就開始思考相關問題,一直到2012年,她和加州大學柏克萊分校的分子生物學家珍妮佛.道納(Jennifer Doudna)共同發表那篇轟動武林的CRISPR相關論文之前,她一直默默地和學生做著實驗,驗證她大膽提出的假設。

「從孩童時期開始,週遭的大自然和身邊人物的性格就讓我著迷,人的差異性是怎麼形成的... 無論是生命科學、純數學、物理、生物學,科學家都有助於了解這個世界。做點獨特、有所助益的事,讓研究往前推進,這是驅動我的力量。」

如今,創投捧著大把銀子投資她創辦的基因療法生技公司CRISPR Therapeutics,很難想像,她竟然在大約三、四年前才有能力聘請專屬的實驗室技術員,先前經費來源全靠短期研究補助。

更引人側目的還是她的履歷,她像個科學界的遊牧民族,過去二十多年內,一共轉戰五個國家的九個研究機構。她兩大關於CRISPR研究的關鍵時刻,都是在轉換機構之際,身邊堆滿打包的紙箱時發生的。

「在歐洲,想得到一個固定的位置不是那麼容易,尤其如果你是外國人。」歷年來,她遊走法國、美國、奧地利、瑞典和德國,變換不同機構,主要是跟著實驗走,哪裡有最好的研究機會,她就往哪兒去。

驅動力量 做點特別的

在巴黎近郊一個小鎮長大的夏彭提耶,會走上生命科學這條路,源於她自小的好奇心,想做些特別的事,造成一些改變。

「從孩童時期開始,週遭的大自然和身邊人物的性格就讓我著迷,人的差異性是怎麼形成的...無論是生命科學、純數學、物理、生物學,科學家都有助於了解這個世界,又如同作家可以寫出很精彩的作品,靈感是怎麼來的?這種創造力可以超越人的極限...做點獨特、有所助益的事,讓研究往前推進,這是驅動我的力量。」

唐獎得主夏彭提耶在台北進行CRISPR/Cas9專題演講。這種強大的基因編輯平台,足以改變世界。攝影/賴智揚
唐獎得主夏彭提耶在台北進行CRISPR/Cas9專題演講。這種強大的基因編輯平台,足以改變世界。攝影/賴智揚

她自法國科研名校──巴黎第六大學畢業後,進入鄰近的巴斯德研究院攻讀博士,研究分析細菌的DNA如何在基因體和細胞間游移,並造成抗生素的抗藥性。校園的氛圍讓她如魚得水,也有了在巴斯德領導一個實驗室的野心。

當時她認為實踐這夢想的最好方式是先去國外讀博士後,磨練更多專業技能,她決定前往生醫領域的先鋒紐約洛克菲勒大學,沒想到,這一離家,就是二十多個年頭,也開啟了她日後「逐實驗而居」的生涯。

性格堅毅 專注 動力十足

「這是我性格的一部分,重點是能繼續我的科學研究,」她加強語氣,說她的目標始終是研究,從來不是在學術圈爬高。

「但我發現,若要繼續作為科學家,追求更進一步的發展,實踐對科學的熱情,時日一久,就發現自己成了領導人,這樣才能主導自己的實驗室,有自己的團隊,並嘗試不同的計劃,傳承你的知識。」

一次又一次,她把實驗室從零開始建立。「她極為靈活,要在沙漠中設立實驗室也難不倒她!」夏彭提耶在巴黎巴斯德研究院攻讀博士的指導教授Patrice Courvalin這麼觀察,而且她就是有辦法在最短的時間內,讓實驗室動起來,實驗絕對第一優先,難怪在她搬去新的機構一年半載後,照片等私人物品往往仍躺在地上的紙箱裡。

CRISPR Therapeutics執行長Rodger Novak則形容夏彭提耶個頭嬌小但意志堅強,謙遜、專注、動力十足。1990年代曾擔任她博士後研究員的Rodger Novak也說,夏彭提耶有時十分固執,一旦打定主意,誰也撼動不了她。

事實上,CRISPR的發現,正是出於她的堅持,當初她提出的假設激進到她得耗費好一番唇舌,才說服學生協助她進行實驗。事實證明,她的直覺是對的。簡言之, CRISPR是一種人工分子,可用來找出變異或致病的DNA。

2011年起和夏彭提耶合作的道納也是被她的專注迷上了,兩人在波多黎各一場學術會議上一拍即合,隔年便獲致這個技術的第二項關鍵發現──Cas9如何執行切除任務。Cas9是一種酶,作用就像一把分子剪刀,在找到目標DNA後,再由Cas9將之從基因體(Genome)序列中剪掉。之後,有時身體會自動修復,或者由科學家以正確的DNA序列字母修補。

應用廣泛 潛力無窮

理論上,這項技術可以讓生物學家精準地對任何DNA進行修改,如今,全球各地的實驗室已爭相套用在動植物、黴菌、細菌以及人類身上。在實驗室中,基因學家已成功剔除細胞中的HIV病毒,並修復鐮刀型細胞貧血症、囊性纖維化的遺傳缺陷,還修改癌細胞,使之對化療接受度更高。

夏彭提耶(左)和研究夥伴道納因發現CRISPR/Cas9共同獲得〈生命科學突破獎〉,獎金高達三百萬美元。(東方IC提供)
夏彭提耶(左)和研究夥伴道納因發現CRISPR/Cas9共同獲得〈生命科學突破獎〉,獎金高達三百萬美元。(東方IC提供)

這項劃時代的發現,讓夏彭提耶和道納得到許多獎項的肯定,包括2014年贏得獎金高達300萬美元(約合新台幣9400萬元)的〈生命科學突破獎〉(Breakthrough Prizes in Life Sciences),兩人也一度被視為2015年諾貝爾化學獎的大熱門人選。

不過,這項關鍵技術,已捲入一場專利權大戰,敵手正是本屆唐獎生技醫藥的另一位得主──麻省理工學院博德研究所(Broad Institute)的張鋒。在公開場合,三位生技獎得主互相謙讓、相處和睦,但這起官司涉及的權利金與授權費,恐達幾十億美元(新台幣成百上千億元)之譜,賭注如此之高,私底下,雙方正激烈廝殺。

夏彭提耶把專利權之爭留給律師,她的焦點依然牢牢鎖定研究。在CRISPR/Cas9席捲全球生技界後,她並未被湧現的光環沖昏了頭,2016年4月再發表了最新一篇論文,提出一種比CRISPR/Cas9效率更高的機制。

「有時候,我半夜會醒來,就開始工作,之後再回去睡一小時的回籠覺。」不累嗎?「我一直很有活力,這要感謝我的父母,我遺傳了他們的基因。」 當我問她,多年來她隻身在異國他鄉,又得面對各種拮据情況,難道不寂寞?「我根本忙到沒時間感覺寂寞,」她不假思索地回答。

全心奉獻給工作,犧牲了一般人所謂正常的生活,她微微扮了個鬼臉,說確實她熱愛的文化、藝術,都必須捨棄,甚至沒時間有社交生活。

「 有人跟我說,『妳根本沒有生活可言,找回自己的人生吧,』」說到這兒,她整個人已笑開了。「但這就是我的人生啊,或許跟你的不同,但我很開心,所以很OK。」

夏彭提耶小檔案

出生:1968年生於法國奧爾日河畔於維西

專長領域: 微生物學、遺傳學、生物化學

學歷: 巴黎巴斯德研究院博士

經歷:

2016--迄今 柏林洪堡大學榮譽教授

2015--迄今 德國馬克斯.普朗克傳染病生物學研究所主任

獎項及榮譽:

2016 全球傑出女科學家獎

2015 瑞典皇家科學院、德國國家科學院院士

2015 《時代》雜誌百大人物

2014 生命科學突破獎

基因編輯的道德爭議

CRISPR/Cas9強大的基因編輯能力,提供了一個治癒疾病的美麗承諾,卻也引起極大的道德疑慮,掌握了這項技術的科學家,是否可以扮演上帝?

發現者夏彭提耶創辦的生技公司CRISPR Therapeutics 2013年底才成立,至今已吸引了1億4000萬美元(約新台幣44億元)融資,顯見開發基因療法的潛在商機極度誘人,但共同發明人道納也不諱言地指出,未來,確實可以透過這套技術訂製完美寶寶,她呼籲各界現在就開始討論如何因應隨之產生的醫療倫理和道德爭議。

2015年間,廣州中山大學一個團隊利用醫院丟棄的問題胚胎進行基因編輯,試圖修改造成地中海型貧血的基因,這也是全球第一起將CRISPR/Cas9套用在人類胚胎的公開論文,引發一陣騷動。

但科學家警告,胚胎的基因改變是可以遺傳的,對於後代會造成何種影響,目前仍不得而知。此外,試驗過程中造成基因體其他部分意外之外的變異,也可能造成傷害。同年年底,夏彭提耶等科學家和倫理學家在華府討論基因編輯的道德問題,結論是「直接將基因編輯用於臨床用途,是不負責任的行為」。

尤其,當CRISPR/Cas9技術門檻相對較低,連業餘人士也可上手,萬一釋出經過基因轉殖的病菌,對人類社會也將造成巨大衝擊。

更新時間|2017.10.03 18:10

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