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基因編輯大革命:CRISPR如何改寫基因密碼、掌控演化、影響生命的未來

基因編輯大革命:CRISPR如何改寫基因密碼、掌控演化、影響生命的未來

A CRACK IN CREATION: Gene Editing and the Unthinkable Power to Control Evolution

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內容簡介

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?

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。

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。

各界推薦

  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)

  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》
 
 

作者介紹

作者簡介

珍妮佛・道納Jennifer A. Doudna


  美國生物化學家。加州大學柏克萊分校的分子暨細胞生物學系及化學系教授、霍華休斯醫學研究所研究員、勞倫斯柏克萊國家實驗室分子生物物理學和整合生物影像部研究員。

  在RNA蛋白質生物化學、CRISPR生物學、基因體工程領域成就卓著,是國際公認的傑出專家。獲頒許多獎項,包括2015年生命科學突破獎、2016年唐獎生技醫藥獎、2016年歐萊雅聯合國教科文組織傑出女科學家獎、2017年日本國際賞、2018年美國國家科學院化學獎。現居舊金山灣區。

山繆爾・史騰伯格Samuel H. Sternberg

  美國生物化學家。他在求學階段即嶄露頭角,獲得2015年RNA學會史卡林吉青年科學家獎(Scaringe Young Scientist Award)、2015年溫特勞布研究生獎(Harold M. Weintraub Graduate Student Award)等。在珍妮佛・道納的指導下,獲得加州大學柏克萊分校的化學博士學位。

  自2018年起,在哥倫比亞大學生物化學暨分子生物物理學系擔任助理教授,建立自己的實驗室。現居紐約市。

譯者簡介

王惟芬


  臺大動物系、倫敦大學帝國理工學院科技醫療史碩士。日前在巴黎半工半讀,一邊於索邦法式文明課程修習法文,一邊翻譯寫作偶爾還兼中文家教。曾經謀生處:中研院動物所與生物多樣性中心、葉子咖啡店、總統府、臺大海洋所與臺大醫學院。譯著以科普、科學史、藝術史、環境科學及傳記文學為主。Email:weifen.wang@gmail.com。
 
 

目錄

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
 
 

前言

巨浪來了


  夢裡,我站在海灘上。

  兩旁有一長條沙灘,黑白相間的沙粒沿著海水延伸開來,勾勒出寬闊的海灣。我認出來了,這是我兒時成長的地方,是夏威夷島的一處海岸,就在希洛灣一處邊緣地帶,我曾和朋友一起在這裡共度週末,去看當地舉行的獨木舟比賽,還在此撿貝殼,或是尋找偶爾會從日本漁船上沖刷下來的玻璃珠。

  但今天,放眼望去,沒有朋友、獨木舟或漁船。海灘空蕩蕩,沙灘和海水異常平靜。光線輕輕灑在防波堤外的海面上,溫柔到彷彿能撫平我兒時的恐懼。這份恐懼感籠罩在每一位希洛灣居民的心頭,不分老少。在我這一代,儘管成長過程中沒有經歷過海嘯,但我們看過所有的照片。我們知道自己的城鎮位於淹水區。

  我好像受到指示,只是待在遠處觀看。一道浪來了。

  起初浪很小,但漸漸變大,在我眼前升起,浪潮宛如一座巨塔,頂部白色的浪花掩蓋了天空。之後又是一波接一波的浪,往岸邊襲來。

  我整個人因恐懼而癱軟,但隨著海嘯靠近,意志力克服了恐懼感。我注意到身後有一座小木棚。這是我朋友普亞的木棚,前方散落著一堆衝浪板。我隨手抓了一個板子,衝入水中,沿著防波堤滑入海灣,往迎面而來的海浪直接衝去。

  在第一道浪越過我之前,我穿了過去,當我到達浪的另一側時,衝上了第二道浪。在這期間,我完全沉浸在眼前驚人的景觀中。我看到了冒納開亞火山,在那之後則是冒納羅亞火山,一峰接連一峰,從海灣竄起,直達天際。

  睜開眼睛時,我身處在加州柏克萊的臥室中,離童年時代的家園有幾千里之遙。

  這時是2015年7月,我正處於自己一生中最興奮、最忙碌的一年。我開始經常做這樣的夢,現在想來很容易領悟到其中深藏的意義。海灘僅是海市蜃樓,但波浪以及其所激起的恐懼、希望和敬畏的情緒都太過真實。

  我名叫珍妮佛.道納(Jennifer Doudna),是一位生物化學家,我的職業生涯大部分投注在實驗室,進行大多數人從未聽聞過的研究,除了我這個領域的專業人士外。然而過去五年來,我進入生命科學研究中一處開創性領域,其進展遠超過任何一個科學研究中心所能夠駕馭掌控的。同行和我都遭到一股難以抗拒的力量所席捲,基本上這與我夢中的海嘯沒有多大的不同,只是在現實生活中,我也多少產生一股推波助瀾的力量於其中。

  到2015年夏天時,我自幾年前開始協助發展的一項生物科技已經以無法想像的速度進展開來,而且其影響深遠,餘波蕩漾,不僅撼動整個生命科學學門,甚至波及到地球上所有的生命。

  這本書是關於我和這項科技的故事,也是和你有關的故事。因為這種科技所產生的震盪,不久後就會傳到你家門口。

道納、史騰伯格(本書作者)
 

詳細資料

  • ISBN:9789864794805
  • 叢書系列:科學文化
  • 規格:平裝 / 320頁 / 14.8 x 21 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

書籍延伸內容

影片介紹

 

內容連載

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。

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