JUJUMI
编辑人体基因，就是修改人体DNA，主要动机是根治基因突变引发的疾病。
「但是瑞凡，我们真的需要基因编辑来治病吗?」
事情是这样的： DNA是生命的蓝图，指挥细胞生产蛋白质，维持人体的生长与运作。当DNA的重要位置发生突变，「细胞工厂」运作会失控，就可能造成生理失调，甚至像白血病等重大遗传疾病。
「生病了，可以吃药。但基因突变造成的疾病，药物只能控制病情。」凌嘉鸿继续解释：「因为从蓝图就错了，细胞永远只能制造错误的蛋白质。想要根治，最好直接更正蓝图，修改DNA。」
基因编辑，可以从源头下手，找到错误的DNA片段，用一把分子「剪刀」切开，剔除这个错误的基因，或是在缺口处「贴上」正确的DNA片段。
所以首先，必须要有一把精准、能够剪开DNA双螺旋的好剪刀，CRISPR就是当前最好用的一把。有趣的是，它来自细菌的免疫系统。
细菌里的基因剪刀
1987年，日本科学家在大肠杆菌的基因体发现一段古怪的规律序列，某一小段DNA(Repeat)会一直重复，重复片段之间又有一样长的间隔(Spacer)，用途不明，科学家把这段序列叫做CRISPR (clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats)。后来发现，许多细菌都有CRISPR，它是细菌免疫系统的一种机制，可以记忆曾经来犯的病毒。
想不到，这个看似不起眼的DNA片段，将会引爆基因编辑的大狂潮！
故事是这么开始的：当病毒入侵细菌，会把自己的DNA注入到细菌中，企图霸占细菌工厂的资源，复制新病毒。但细菌也不会乖乖挨打，它们的免疫系统可以辨识、摧毁病毒的DNA。这是一场微观世界的闪电战，细菌的反击必须够快、够准，才有机会存活！
有些细菌侥幸存活后，会挑选一段病毒的DNA碎片，插入自己的CRISPR序列(增加一段Spacer)，就像为病毒建立「罪犯资料库」。当病毒第二次入侵，细菌就能依靠CRISPR序列快速认出这种病毒，第一时间反杀，提高存活率。
细菌是如何认出病毒的呢？首先，细菌会用旧病毒的DNA片段(Spacer)当模板，打造一条互补的引导RNA，例如病毒DNA的碱基是T、RNA是A，DNA是G、RNA是C，或是互相颠倒。引导RNA再利用这种互补关系，比对新病毒DNA片段，如果可以互补，表示新旧病毒相同。
然后，一种可以切割DNA的酵素Cas9(武装警察)，会抓着这段引导RNA(嫌犯资料)，前去「盘查」新病毒的DNA，看看有没有跟引导RNA互补的段落。这一次反过来，RNA是A，DNA是T；RNA是C，DNA是G，或是互相颠倒。
一旦找到了，Cas9立刻剪开「被认出」的DNA片段。DNA被剪断摧毁，病毒就没戏唱了。这种细菌的免疫机制，称为CRISPR-Cas9。
基因神剪CRISPR
这么基础的细菌免疫学，跟基因编辑有什么关系呢?想想，基因编辑的关键是：找到一把可以切开DNA，又不会随便乱剪的分子级剪刀。细菌的Cas9酵素，凭着一段引导RNA，就能精准「喀擦」锁定的DNA片段。好剪刀，不用吗？
实务上的操作方法很简单：先将Cas9做好、放入冰箱，想要剪某段DNA，就订做一条互补的引导RNA。然后将Cas9解冻、与引导RNA结合，再用电击的方式进入细胞，让它去剪下错误的基因。
坏基因剪下来了，怎么贴上好的基因？因为细胞天生会自动修补受损的DNA，只要把正确的基因送进细胞核，就有机会被细胞拿来修补Cas9剪下的断口，完成基因编辑！
基因编辑技术大跃进
CRISPR不是第一把基因剪刀。早在1990年代，科学家就开发了许多种能「剪开」DNA的酵素。每种酵素有自己的特殊结构，只能跟特定的DNA片段结合，借此精准切割目标基因。只不过，如果研究者想剪开另一段DNA，即使序列只有一点点差异，也要花费两三个月重新设计、组装全新的酵素，技术复杂、耗时又花钱。
直到2012年，科学家找到CRISPR这把神剪！它不像过去的酵素剪刀：剪一种基因，设计组装一把酵素剪刀。CRISPR从头到尾只用一把万能酵素剪刀Cas9，加上一条引导RNA，就能切割所有的DNA。目标基因换了，订购一条RNA就好，不需要重新设计复杂的酵素，技术和价格门槛都非常低。
所以CRISPR一问世，立刻铺天盖地应用在细菌、真菌、动物、植物、人类医学。2010年有关CRISPR的论文不到50篇，到了2015年，已暴增到1100篇。
基因编辑治疗免疫疾病
「既然CRISPR这么好用，是不是可以终结所有的遗传疾病了？」可惜的是，这把剪刀还有很多技术上的瓶颈， 还不适合直接治疗人体细胞。
「最重要的瓶颈之一：这把细菌的基因剪刀用在人体的DNA，不是百分百准确。」凌嘉鸿慎重提醒。
Cas9能辨认的序列是23个碱基，但人体DNA碱基序列有65亿个，Cas9想要找到正确的序列，宛如大海捞针！
以统计学方法来算，要从65亿个碱基序列里找到一条独一无二的序列，长度至少要28个，低于这个数字，找到的可能只是相似的序列，因此Cas9无法保证统统剪对位置。当Cas9切错位置，可能造成难以想像的副作用。
「目前比较安全的作法，是先从病人体内取出细胞修改，确定没问题再放回体内。」凌嘉鸿说。不过，大部分细胞、组织都不可能任意取出，只有随时悬浮在血液中的免疫细胞，抽血就能取得。如果有人免疫细胞先天不足，可以先把它们取出体外，修改基因，例如把T细胞取出来，「教会」它们癌细胞长什么样子，再把「变聪明」的T细胞放回体内，找出癌细胞进行摧毁。
最近几年，很多医药或癌症研究都转向CRISPR，像中国很早就开始将CRISPR搭配免疫疗法，美国、欧洲也渐渐跟上。CRISPR还可用在干细胞，先从病人身体取出干细胞，先在体外进行基因编辑，再放回体内分化成各种健康细胞，更是潜力无穷！
