基因聖戰

一場追獵致病基因的聖戰

周成功

建構生命奧祕的藍圖（基因），全都是以四個字母（A、T、G、C）的密碼形式，儲存在去氧核糖核酸（簡稱DNA）的長鏈分子中。而我們也就是藉著DNA分子精確的複製，把所有的基因一代代地傳遞下。當某個基因中的遺傳密碼發生了變異，細胞就可能依照錯誤的密碼，製造出變異的蛋白質。如果這些蛋白質正好負責維繫重要的生命活動，而結構上的變異又對蛋白質的功能產生重大損傷，那麼事情倒也簡單：這個細胞（生物）根本無法存活下來，我們也就很難再去追溯那些基因變異之所在了。

另一方面，如果這些變異基因所製造的蛋白質，並非維繫生命所必需（像皮膚的顏色等），或是變異後的蛋白質功能仍在，這些變異就會藉著遺傳之便保存下來，在一個族羣中造成遺傳基因的多樣性。但是，如果變異剛好會讓某些重要的蛋白質功能發生一點輕微變化，這些變化對生命肇始之初的影響，表面上雖看不出來，但會隨著個體的發育成長而逐漸呈現病徵；那麼，這些變異的基因由父母傳給子女後，便形成所謂的遺傳性疾病了。

遺傳性疾病既然是由病變的基因所產生，理論上來說，我們只要找出是哪些基因發生了變異，不但能預測哪些人未來是否有得病的可能，同時也為治療或是預防，提供了重要的線索。但是我們每個人身上都有五萬到十萬個基因，一共大約有三十億個遺傳密碼；如何在茫茫的基因大海中，找到那個病變的基因，就成了醫用遺傳學家所面對最大的挑戰了！

「基因工程」利器

從五○到六○年代這二十年間，分子生物學家的基礎研究，讓我們明瞭了基因的結構、遺傳密碼的表現等等。這些基本的知識，到了七○年代開創出「基因工程」的技術；有了「基因工程」的利器，我們才有辦法去追蹤、鑑定身體裏任何一個基因的來龍去脈。八○年代，分子生物學家開始踏入遺傳疾病這個古老卻又陌生的領域，帶著一些讓外行人聽起來十分怪異的想法（如RFLP），朝向遺傳疾病的基因摸索前進。「基因聖戰」這本書，就在描述美國的民間社會和科學家如何通力合作，去探尋致病基因的歷程。

本書的二位作者都是「華爾街日報」（Wall Street Journal）的科學記者，他們透過廣泛而深入的訪談，企圖將這個追尋基因過程的全貌，呈現在讀者面前。

這本書裏充滿了逸事、傳記和科學的解說。作者引領我們周遊於一些溫馨的人物和故事中，去體會科學家既合作又競爭的運動員精神，以及病患家屬焦慮、急欲得知病因的心情。艱澀難懂的分子生物學原理，都在作者流暢的文筆下，一一清晰地呈現在讀者眼前。我們可以毫不費勁地一口氣讀完這本書－－不僅僅是看完了一個吸引人的「床邊故事」，每個人唸完本書後，也都會感受到現代分子生物學對社會未來的影響與衝擊。

本書對台灣的讀者還有另外一層的提示，就是讓我們看到在一個成熟、多元代的社會中，民間社團如何發揮它的力量和影響。它不僅可以透過國會運作來改變政府的政策，更重要的是，它本身就可以主動地去推展一些工作。像書中著墨不多的休斯醫學研究所就是一個好例子。休斯（Howard Hughes, 1905 - 1976）是美國著名的神祕富豪，他去世時將絕大部分財產（休斯飛機公司）捐給了休斯醫學研究基金會，作為推動醫學研究之用。這筆總值超過五十億美金的捐款，很快地就成了美國政府以外，主導美國基礎醫學研究最重要的力量之一。在書中大多數參與「追獵致病基因」的科學家，都是在休斯醫學研究所中從事研究的！

開啟一扇窗口

其次，從分子生物學到基因工程，從分析一個基因到定序整個的人類基因組，一場由基因工程帶給人類社會的風暴已隱然形成。新的生物科技與工商業結合後，所帶來對法律、倫理甚而政治上的衝擊，都已經逐漸浮現檯面。這本書對這個問題有非常生動的描述，而國內一般社會大眾對基因工程的認識與對它影響所及的討論，仍極為欠缺。所以雖然這只是一本報導性的書籍，但是它已為中文的讀者開啓了一扇小窗，提供了一個思考的起點。這也是我願意在此鄭重推薦這本書的主要原因。

本書第一版出版於一九九○年，而過去三年，書中的主角已經成功地找到了亨丁頓氏舞蹈症的致病基因，因此我特別央請陽明醫學院陳嘉祥老師，把書中所提到的幾個遺傳疾病的臨床症候、致病基因的變異，簡要地綜述出來作為附錄，供有興趣的讀者參考。

摘自《基因聖戰》序

夢想

畢修普

與大自然角力，
破解那道
困惑哲人久矣的生命啞謎，
追溯它的源頭，
揭開萬疾之因……
這，就是我們的夢想。

──威廉・奧斯華爵士

介紹一門仍在快速發展中的科學，實在是件有些冒險的難事。大部分科學發明都是由世界各地的科學家，在不同時代一點一滴積累而成的。有一點倒是從來不變：觀察科學發展的當代評論者，即便是科學家自己，在判斷眾多研究的重要性時，也免不了會犯錯──忽略了日後被證明為非常重要的事件，而過分強調發展有限的旁支末節。只有在許多年後，歷史學家才能回顧最齊備的資料，精確指出，在某項科學突破中，是哪一些特殊實驗以及科學家扮演了關鍵角色。

話雖如此，有時依然會出現一些重大科學突破，對人類社會造成極大衝擊，而立刻就顯現出它們的重要性。藉由正快速發展的新興學－－分子遺傳學（molecular genetics），來定位並辨識人體內的每個基因，就是眼前最好的例子。

受冷落的研究

沒有任何人，能準確說出在過去十五年間、成百的實驗中，哪些才是真正敲開這項強力科技大門的關鍵。本書所描繪的重大發展，多半始於一九七○年代中期，因為從那時候起，被人類找到的基因數目以超過十倍的速度飛快增長；如今，發現新基因的速度則幾乎以幾何級數成長。然而，這些新出爐的已知基因，不過是人體基因組（genome，每個人體細胞中都具有的遺傳物質）五萬到十萬個基因裏的一小部分而已。而且，截至目前為止，所有關於「何時能找出人體每個基因」的預測，全都短視的局限在「如果發展出某項始料未及的分子遺傳新技術」裏面打轉。十五年前，一項科學家認為要耗掉好幾世紀才能完成的艱巨任務－－繪出人類基因地圖，如今看來，數十年內即可完成。

雖然新基因的發現從來就不曾被視為祕密，但社會大眾卻未注意到它們的重要性，甚至未予以讚美。如同二次大戰期間研究原子彈的科學家，分子遺傳學家正全神貫注在這趟有如探險之旅的研究上，很少人有時間或有意願跨出實驗室，思索這項研究可能造成的重大影響。而且，這些新發現也鮮少能戲劇化的登上美國報紙頭條，或受到公眾注目而引發爭辯。

一九八三，這個新興學門的第一樁發現－－找出稀有疾病亨丁頓氏舞蹈症（Huntington's disease）的致病基因，曾經登上全美報紙頭版，同樣的，一九八七年發現肌肉痿縮症（muscular dystrophy）的致病基因也是如此。但是到了一九八九年，發現囊腫纖維變性（cystic fibrosis）致病基因的消息，卻被棒球明星羅斯（Pete Rose）因賭博而禁賽的報導，給擠出頭版之外。說真的，到了一九八九年，發現基因的次數也實在太頻繁了，以致當科學家又找到令一般人容易罹患心臟病或多發性硬化症（multiple sclerosis）的基因時，大眾媒體已不再像從前那般關注，至於「發現負責製造某些怪異、不知名酵素的基因」，媒體就更不在意，甚至理都不理了。

因此，大眾當中少有人真正了解基因發現的連環效應。結果呢，大多數的社會學者、道德家、政治家或編輯作家們，只對一些周遭話題，像是異種生物間的基因移植，反應迅速；但是對於基因研究領域中的革命性進展，反而靜默無聲。

頂多，有些學究可能會替自己訂下規則：除非真的是迅速且明顯具有衝擊性的基因發現，也就是征服了三千種已知的遺傳疾病之一，範圍起自著名的囊腫纖維變性、肌肉萎縮症，到沒幾人聽過的纖維神經瘤病（neurofibromatosis），或是著色性乾皮病（xeroderma pigmentosum），否則絕不輕易喝采。這絕對是這項新興學門造成的重要影響；而且，對於數萬個遭受遺傳疾病肆虐的人而言，深入人類的基因組，並把其中使人失、殘疾或早夭的基因分離出來，這種能力真是無比的重要。只要能找到缺陷基因，就有希望揭開該項基因缺失造成人類身體或心智損害的生化途徑。走到這步，剩下只不過時間早晚的問題，可能要不了多久，科學家就有辦法阻斷這條生化路徑，例如發現新藥物來治療或預防疾病。因此，對於上述研究在臨床醫學上的貢獻，例是鮮少有人唱反調。

但是，揭露那些使人「容易罹患」殘疾或臨床疾病的基因，又是完全不同的另一碼事了。這些變異基因本身並不會造成疾病，除非攜帶此基因的人已陷入有害環境；整體來看，它們對個人健康的衝擊相當輕微。就拿一個遺傳到干擾膽固醇正常程序基因的人來說，除非他或她習慣吃高脂肪食物，否則生活並不會受到什麼影響。因為像這種體質的人，先天就沒法處理過高的脂肪含量，因此過多的膽固醇便堆積在血管中，使動脈受阻。最後的結果，可能是一次致命的心臟病發作，儘管當事人年紀尚輕。同樣的，某人若遺傳到「容易罹患癌症」的基因，也可能終生都不會得絕症。但是，此人若吸菸、吃（或不吃）某種特別食物，或是接觸致癌的化學物質，那麼其罹患癌症的機率，將比一般不具這種體質的人高出數倍。

根植在這塊遺傳之土上的一般疾病，名單日日更新之中。截至筆者撰寫之時，已知的就包括大腸癌、乳癌、艾滋海默氏症（Alzheimer's disease）、多發性硬化症、糖尿病、精神分裂症、抑鬱症、至少某一類酒精中毒症，甚至還包括部分類型的犯罪行為。將來這張遺傳病名單會有多長，目前還不得而知，不過有人認為：凡是會傷害到原該活到八十歲的健壯老翁，使他們少活十年的疾病，究其根由，多多少少都和某項基因方面的弱點有關。

敲開一扇大門

找出這些易致病基因（susceptibility gene），將有助於生理學者了解人類主要疾病的基本生化成因。同時，這項知識也為製藥化學家敲開一扇大門，好發展新療法來醫治這些疾病，例如有一種新發明的強力藥物，其降低血液膽固醇濃度的速度，遠較從前的抗膽固醇藥物快速。若干跡象顯示，有關發現易致病基因的最新突破，將有助於開發各種新藥，例如打斷多發性硬化症無情的損壞神經過程，校正導致精神分裂的大腦錯亂生化反應，甚或修補容易致癌的缺陷基因。

發現這些異常基因，最起碼可以讓遺傳到它們的人，預先避開有害的環境：如果已知某人先天具有容易罹患冠狀動脈心臟病的體質，那麼可以在他很小的時候就告誡他避開高脂肪食物；同樣的，容易酒精中毒的人，也可以早獲警告－－遠離酒精。

未來的人類，可能早在生命之初，也許剛出生時，就已知道自己是否具有容易罹患嚴重疾病的體質。這不僅可能，而且很有必要。如果早在孩童期就被教導避開有害自己的環境，那麼這種治療很自然的能夠成為其生活方式的一部分，也就不會像成年後才被迫改變習慣那般不自在了。此外，及早測出易致病基因，也能提醒父母及醫生，留意孩童的早期病徵，以便趕在身體受損還不大嚴重之前，搶先展開治療（例如糖尿病）。

但是這項新技術除了預防並減輕遺傳病外，還發展了其他的分枝技術。一旦能找出某項疾病的缺陷基因或異常基因，例行篩檢就變得簡單不過，只要抽幾滴血就行了。一九八七年的時候，進行一項遺傳檢驗還需要兩周時間。如今，只要實驗室技術員知道要找的是哪一種已知基因，前後費時只要兩小時。這種可以「坐等結果」的檢驗，目前還停留在人工操作階段。未來如果用量激增，幾乎無可避免要步上自動化之途，換言之，它的速度還可以更快。

摘自《基因聖戰》夢想

從象牙塔到紅塵

楊玉齡

一九八八年九月，美國最負盛名的分子生物學家華森（DNA雙螺旋結構的發現者之一），在眾望所歸下，接受美國衛生研究院敦請，出任「人類基因解讀計畫」掌門人。重量級人物配上重量級計畫，立即成為美國甚至全球科學界的矚目焦點。

四年後，一九九二年四月十日下午一點，華森在冷泉港實驗室內，將辭呈傳真到華府美國衛生研究院，給頂頭上司希莉（Bernadine Healy）；希莉在接獲辭呈後，不說一句慰留的話，立即批准。整個辭職過程就這樣突兀、草率的定了案。

華森，這位美國科學界的超級大老，為何會衛生研究院鬧得如此之僵？他的掛冠事件又意味了什麼？

當科學天才對上官僚

有人說，人類基因解讀計畫是反映現代科學政治面向的絕佳範本。

科學早已不只是科學了。隨著科技與社會的互動日益緊密，科學家正紛紛被推出象牙塔，墜落凡塵，面對實際人生的種種需求與衝突。

早在華森和希莉共事之前，兩人就曾發生過一些間接（傳話方式，非面對面）瑣碎言詞衝突，雖然不頂嚴重，但已埋下日後互不信任的種子。這兩人在美國科學界都是頂尖人物。一位是天才橫溢的諾貝爾獎得主，在學術界極孚眾望；另一位則出身哈佛醫學院，從事科學行政工作多，是生物醫學界權重一時的官員。他們都深具鮮明的個人色彩；不幸的是，這兩種「色彩」的基調不大相容。

他倆之間的激烈、持續衝突，始於基因專利事件。

華森基本上是一位典型的傳統科學家，他主張科學研究應以增進人類福址為最終目的，因此科研成果應該與世人共享，不得藏私。（他本人雖於一九五三年發現DNA雙螺旋結構，但並未利用它來致富。）面對當前的基因研究狂潮，他最擔心的是會引發一陣淘金熱，妨礙到美國境內甚至國際間各研究小組的合作契機。

希莉的觀點恰恰相反。從一九八七年到一九九○年，她都擔任美國衛生研究院技術移轉事務的諮詢顧問。她最感興趣的是：如何將科學成果轉換為技術及經濟力。此外，布希政府原本就非常重視提升美國的經濟競爭力，而生物科技又是布希政府的最愛之一。可想而知，希莉對制定基因專利法的興趣就更濃厚了。

希莉的幕僚起先並未將這項專利看得有多麼特別，因此，希莉在事先未徵詢華森意見的情況下，逕自提出有關基因專利的建議。這項舉動大大震驚了以華森為首的「傳統」科學家。華森開始對外界公開批評這項做法（容許天然的DNA序列成為私人專利）是多麼危險和不智。他的反應又回過頭來激怒了希莉，她對華森寧向新聞界抱怨，卻不找她溝通的態度，深表不滿。從此，兩人間的嫌隙日增，對每件事務的看法，幾乎都呈對立狀態。

華森自一九六八年以來，便一直擔任聞名國際的冷泉港實驗室主持人，那兒才是他的重心，即便此番出掌人類基因解讀計畫，也是以兼職方式。他原本預計投下五年時間，完成該計畫的奠基、策畫工作後，再辭去該計畫主持人的職務。但是，自從一九九一年起，除了和希莉溝通不良外，專利事件引發的國際壓力、預算爭奪戰，以及美國衛生研究院的政治生態問題，在在令華森覺得不堪負荷。

次年四月，歷經又一波與衛生研究院的衝突後，華森終於在盛怒下，拂袖而去，較預定提早一年辭去官職，返回熟悉的研究天堂－－冷泉港實驗室。

事後，有人指責希莉專權，也有人對華森的行政能力感到失望；兩人的威望都遭到不小的打擊。

然而，引發爭端的基因專利問題，並未因人事更迭而順利解決。

事實上，辭官事件落幕後，好戲方才登場，基因研究所挾帶的洶湧暗潮，正一波波的展現出它們的威力，專利事件只是其一而已。華森臨別那記摔門聲，不啻向世人宣告；基因研究的象牙塔時代已經告終；接下來，它將深深介入人類社會的每個層面。

摘自《基因聖戰》譯後記

輔仁大學生物系畢業。曾任《牛頓》雜誌副總編輯、《天下》雜誌資深文稿編輯。目前為自由撰稿人，專事科學書籍翻譯、寫作。 

著作《肝炎聖戰》（與羅時成合著）榮獲第一屆吳大猷科普創作首獎金籤獎、《台灣蛇毒傳奇》（與羅時成合著）獲行政院新聞局第二屆小太陽獎。 

譯作《生物圈的未來》獲第二屆吳大猷科普譯作首獎金籤獎、《消失的湯匙》獲第六屆吳大猷科普譯作銀籤獎、《大自然的獵人》獲第一屆吳大猷科普譯作佳作獎、《小提琴家的大姆指》獲第七屆吳大猷科普譯作佳作獎、《雁鵝與勞倫茲》獲中國大陸第四屆全國優秀科普作品獎三等獎。

另著有《一代醫人杜聰明》；譯有《基因聖戰》、《大腦開竅手冊》、《幻覺》等數十冊（以上皆天下文化出版）。

美國愛因斯坦醫學院分子生物學博士、國立陽明大學退休教授，天下文化「科學文化」叢書策畫者之一。