如同上帝的剪刀,解開更多生命的祕密:科學女偵探 夏彭提耶

編按:《改變從心:唐獎第二屆得主的故事》分享六個勇敢聆聽內心聲音、堅毅前行,改變世界的力量,本故事為唐獎第二屆生技醫藥獎得主伊曼紐.夏彭提耶的故事,她耶率先發現CRISPR RNA(crRNA)以及反式激活crRNA(tracrRNA),這兩種RNA具有導航的功能。她像辦案一樣,在揭開人類生命秘密的過程中,要提出瘋狂的問題,一步接著一步,跟隨新的發現追蹤研究,终能水落石出。


小時候,夏彭提耶曾夢想自己成為一位有超能力的女偵探。長大後,她的確成了一名女「偵探」,而且是揭開生命謎題的科學女「偵探」。她被認為是開創CRISPR/Cas9 基因編輯技術的關鍵人物之一,還不到五年的時間,她已經因CRISPR/Cas9 的相關研究,榮獲了超過十個以上的國際科技大獎。

 

一時之間,夏彭提耶成為國際上最閃耀的科技巨星,來自各地的演講邀約不斷,研究合作計畫蜂擁而至。在眾多光環背後,大家可能很難想像,這位當前炙手可熱的女科學家, 曾經走過一段漫長而艱辛的流浪歲月。

 

過去二十多年來,夏彭提耶一直像個科學遊牧族,流浪在五個不同的國家,九個不同的機構裡持續地進行她的基礎科學研究。

 

談起了那段得不到肯定,研究計畫經常遭受質疑的日子,仍難掩感傷。有人批評她研究方向太雜太亂,有人覺得她做的基礎科學研究不夠熱門,但是夏彭提耶卻從不輕易放棄,因為她一直相信,這些看似不夠熱門,甚至不太相關的基礎研究,背後都有著某些連結,存在著重大的秘密,總有一天,她會揭開這些謎題。

 

夏彭提耶的父親是公園的經理,經常帶領她去探索大自然的奧妙。她的母親在一家精神醫院工作,夏彭提耶也因此從小就有機會獲得一些關於醫學、藥物的常識。但是她的父母,卻從來不曾特別引導她要往科學或醫學方面發展,而是放手讓她充分探索自己的興趣。

 

中學時,她上了一位有趣生物老師的課後,回家就立刻告訴媽媽:「我長大後要去巴斯德研究院,我要成為一名科學家。」大學畢業後,她如願進入到巴斯德研究院繼續深造。原本希望能在這兒建立自己的實驗室,但這需要有國外的博士研究經歷。

 

兒童醫院的震撼


後來,她選擇前往洛克菲勒大學微生物學家塔曼的實驗室,展開肺炎鏈球菌的研究。也曾在田納西的聖猶達兒童研究醫院做過研究,親眼看到這些病重的兒童,激起了夏彭提耶強烈的使命感,不論她有什麼最新的發現,第一個想到的,就是要如何應用這個新發現,讓生病的孩子好起來。「也許這是部分的原因讓她有這樣的大突破。她告訴我,她是在打包實驗室,正在打開某個紙箱的時候,忽然想到CRISPR/Cas9的技術可以應用於治療這些孩子。」她的老師女科學家塔曼說。


回到歐洲,展開CRISPR的研究


在美國五年多的時間裡,夏彭提耶累積了四個研究機構的工作經驗。二○○二年,她回到歐洲,在奧地利的維也納大學開始建立自己的微生物研究小組。從做博士後研究開始,夏彭提耶就一直很想了解細菌如何使人生病。她相信只要了解了這些機制,就有可能找到治療這些因細菌引起的疾病。

 

在當時,CRISPR還是一個很冷門的題目,只有少數幾位微生物學家關心這個議題。夏彭提耶對於找出化膿性鏈球菌基因體中能轉錄出調控型RNA的序列特別感興趣,於是和德國的分子微生物學家沃格爾(Jörg Vogel)展開合作。

 

研究小組最先注意到的是化膿性鏈球菌中的一種新型小RNA,他們將它稱做trans-activating crRNA(tracrRNA)。隨後,夏彭提耶和她的研究小組發現化膿性鏈球菌的CRISPR系統只有三個部分——tracrRNA、CRISPR RNA和Cas9蛋白。這個系統非常的簡單,如果可以控制這些元件,就能將它應用到醫療與生物技術的發展上。夏彭提耶此刻已察覺到,這套系統將可以發揮強大的功能。

 

此時,關於CRISPR/Cas9系統如何運作的機制已經解開一半了,夏彭提耶的下一步,必須找出CRISPR/Cas9如何切割DNA的機制。這位科學女偵探,很快就會在地球的另一端,找到新的線索。

 

四十歲那年,夏彭提耶做了個冒險的決定,轉往瑞典優密歐大學做研究。暫時跟外界隔絕,發展跟CRISPR相關的研究。果然她的實驗成功了!關於這系統如何運作的機制已經解開一半了,她的下一步,必須找出CRISPR/Cas9如何切割DNA的機制。

 

與道納合作


二○一一年,夏彭提耶在波多黎各舉行的一場科學研討會上,遇到了美國加州大學柏克萊分校的分子生物學家道納(Jennifer Doudna)。這是一次扭轉兩人命運的相會。

 

夏彭提耶的發現加上道納的研究成果,等於是把CRISPR/Cas9這把剪刀如何組裝,如何啟動,怎麼切割DNA,以及可以如何應用到基因工程的機制都弄清楚了。

 

二○一一年,夏彭提耶在波多黎各舉行的研討會上,遇到了美國加州大學柏克萊分校的分子生物學家道納,兩人對彼此的研究都很感興趣、擅長領域不同,決定開始攜手合作。

 

夏彭提耶的發現加上道納的研究成果,等於是把CRISPR/Cas9這把剪刀如何組裝,如何啟動,怎麼切割DNA,以及可以如何應用到基因工程的機制都弄清楚了。這把「上帝的剪刀」改寫現代醫療的研究與治療方式,也必然會開啟生物科技的大革命。

 

過去二十多年來,夏彭提耶的確帶領人們看到了即使是再渺小的生命裡,也存在著無窮的神奇力量,人類可以跟它們學習的地方,真的很多,很多,超乎想像。
 

發佈日期:2017/06/01

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許芳菊

美國威斯康辛大學新聞研究所碩士。曾任天下雜誌副總編輯、康健雜誌總編輯、康健叢書總編輯、親子天下總主筆,現為自由作家及譯者。 文章協力 何榮幸 余英時人物特寫、專訪。 吳怡靜 格羅‧哈萊姆‧布倫特蘭演講翻譯整理、奧比‧薩克思演講翻譯整理。

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