患一病,動全身基因?

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有報告指,以 CRISPR 技術修改基因可引發上百個基因變異。

基因編輯技術 CRISPR 面世之時,學界相當雀躍,認為遺傳研究已踏入新紀元:憑藉主動修改及代入基因,技術將能窮盡每個基因的特性,由以往科學促進科技,演變至由科技促進科學。不過故事總是峰迴路轉:早前有研究指出,主動竄改基因能夠引發數以百計意想不到的基因突變;而近日更有 3 位史丹福科學家指出,一項特徵隨時牽涉上萬個變異基因,當中不少作用細微而分散,而且互為影響,單單改動一項基因,未必有助理解人體奧妙。

幾年前,一項名為「GIANT」的大型遺傳學研究審視 25 萬人的基因組,從中識別出約 700 個影響身高的變異基因,每組影響約 1 毫米,幅度一如預測。人的身高,超過八成取決於遺傳因素,然而上述基因組只能解釋歐洲人種身高差異的 16%,那麼其餘部分又應如何解釋?

史丹福大學遺傳學系教授 Jonathan Pritchard 轄下研究團隊重新分析 GIANT 的數據,估算有逾 10 萬個變異基因與身高相關,其中大部分影響不多於七分一毫米,由於影響極微,幾近於統計誤差,往往遭遺傳學家忽視。Jonathan Pritchard 則指出,類似微弱效應普遍見於眾多範疇的研究,不可忽略,而這些變異基因遍佈人體基因組,亦即絕大部分基因均可影響身高。

由 700 到 100,000,不止是量變,更是質變,意味研究方法由「多基因組」(Polygenic)轉移至「全基因組」(Omnigenic)。Jonathan Pritchard 解釋,「核心基因」(core gene)固然存在,但基因並非孤立運作,反而在廣大網絡中互為影響,產生漣漪效應。

譬如,精神分裂症的部分變異基因確與神經系統相關,但絕大多數並無特定表現,亦非集中於神經系統,而是散落於人體基因組。根據全基因組模型,所謂「精神分裂症基因」只是一連串基因變異,偶發波及相關核心基因,從而誘發精神疾病。

假如全基因組模型成立,將對遺傳學研究產生巨大影響。現時不少研究均著力識別誘發疾病的變異基因,希望藉此理解人體演化及新法醫療的奧秘,若真如研究顯示,所有基因均會互動,疾病只是偶發複合表現,現時基因研究方向的應用潛力或許不如人願。另外,以 CRISPR-Cas9 替換基因也可能成效有限,更有機會引發新型遺傳病。

但這並不意味遺傳學已走入死路,Jonathan Pritchard 提出另一方案:識別出基因的互動網絡,就更能分析大型研究的結果,而歷年已有研究著手重組基因網絡,例如「全基因組關聯分析」(GWAS)。全基因組模型的參考價值目前不無爭議,但估計不久將來能釐清。基因研究收穫的會是「全面」勝利,還是「局部」勝利,仍是未知之數,但可以肯定的是,遺傳學已獲得階段性勝利。