PCR技術是誰發明的？三位諾獎得主與一場離奇官司

文／楊建鄴

20 世紀 90 年代，在美國，為一項高科技的專利權、優先權打了一場官司，美國著名的杜波特公司狀告塞特斯公司，起訴塞特斯公司侵權、非法牟取暴利。這場官司引起了美國科學界、技術界和工業界的高度關注，因為這不僅僅是一項被稱為 PCR 的技術的優先權屬於誰的問題，還有一些人們在法律上還弄不清的概念亟待澄清。另外，這樁官司涉及三位諾貝爾獎得主，更讓人們感到好奇。

我們把這樁官司寫進本書，當然不僅僅是寫一樁離奇的官司，更重要的是讓讀者看到，即便是獲得過諾貝爾獎這等殊榮的科學大師，也會因為種種私利的驅動，而使自己陷入很不光彩的境地。

這樁官司涉及兩位諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者和一位諾貝爾化學獎獲得者，不過只有兩位涉及較深，另一位雖有涉及但關係不大。為此，我們先介紹一下這兩位獲獎者，然後簡略介紹一下 PCR 技術，最後再談這場官司。

1959年諾獎得主科恩伯格

這兩位獲獎者是科恩伯格（Authur Kornberg，1918−2007）和繆里斯（K. B. Mullis，1944−），前者是 1959 年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者，後者是 1993 年諾貝爾化學獎得主。

科恩伯格於 1918 年 3 月 3 日出生於美國紐約市的布魯克林區。1933 年，他得到紐約州的獎學金進入紐約大學醫學院，1937 年以優異成績獲得學士學位。接著，他又獲得巴斯韋爾獎學金，進入羅徹斯特醫學院學習，1941 年獲該校醫學博士學位。

在攻讀研究生學位時，他對酶[10]有了強烈興趣；十年後在美國公共衛生組織任醫學顧問時，仍然醉心於酶的本質及作用這一重要課題。科恩伯格對一個重要的遺傳學問題更是特別鍾情：一個特殊的細胞何以會產生這種酶或那種酶？為什麼產生酶的是某種細胞而不是另外的細胞？由於當時遺傳學的生化研究還是空白，所以想弄清這些問題十分困難。

後來，當華生（J. D. Watson，1928−；與克里克同獲 1962 年諾貝爾生理學或醫學獎）和克里克（F. H. C. Crick，1916−2004）弄清楚了 DNA 的雙螺旋結構以後，尤其是紐約大學醫學院的奧喬亞（Severo Ochoa，1905−1993；1959 年與科恩伯格一起獲諾貝爾生理學或醫學獎）成功地合成了 RNA 後，科恩伯格才有了深入研究酶的條件。他利用華生、克里克的 DNA 分子模型為指導，運用奧喬亞合成 RNA 時採用的方法，開始人工合成 DNA 大分子。

科恩伯格合成 DNA 的重大意義在於，人類首次掌握了遺傳物質基礎的製造方法，這就為改變基因、控制生物體的遺傳性能，並進而為治療癌症和各種遺傳性疾病開闢了道路。他本人也正因為這一貢獻於 1959 年獲得諾貝爾獎。1974 年他出了版《DNA合成》一書，1980 年又出版了他本人十分得意的一本書《DNA的複製》。

科學研究是永無止境的，後來者總是把先行者的成就更迅速地向前推進。這正是「長江後浪推前浪」！繆里斯就是一位優秀的後來者。

1993年諾獎得主繆里斯

繆里斯於 1944 年出生於美國南卡羅來納州的哥倫比亞市。他從小就對科學有濃厚的興趣。他的母親曾回憶說：他是一個活潑的孩子，但常常把事情弄得一團糟。3 歲時，有一次他把雞蛋與顏料混到了一起，然後把房子塗成黃色。我經常發現他把各種甲蟲和蚯蚓放到大小不同的瓶子中。這個野孩子簡直對任何事情都有興趣。當時我還為此擔心，現在才明白他的大腦是超人的。

繆里斯的童年是無拘無束的。他家就住在一個原始森林區的邊緣上，那兒有一條小河，林子裡和小河邊有負鼠（opossum）、浣熊、毒蛇等動物。繆里斯和一幫男孩子如果在這兒玩夠了，就會興致勃勃地鑽進城市的下水管道網中去玩。他熟悉那個黑暗的地下迷宮，雖說進去後常常被恐怖籠罩，但正是這份刺激讓他著迷。

大約是十六、七歲吧，繆里斯完成了他的第一個「發明」，他以加熱的硝酸鉀和糖為燃料製成火箭，將一隻青蛙送到了離地面 1.5 英里的高空；令人驚喜的是青蛙竟然平安返回地面。有一次這種燃料突然爆炸，像一團煙球直飛到鄰家，萬幸的是沒引起火災，否則繆里斯真是要吃不了兜著走！

到了讀高中時，他媽媽才放了心。此時繆里斯不僅擔任了學生會副主席、辯論俱樂部主席，而且成了全國優秀公費生。但他仍然著迷於不斷地「發明」。在喬爾加理工學院學習化學時，暑假裡他把一個舊雞屋改造成一個實用的化學實驗室，製出各種產品出售。

1972 年，繆里斯獲得伯克利加州大學博士學位。但令導師驚訝的是，他在 1968 年竟發表了一篇與研讀博士無關的論文《時間倒轉的宇宙學意義》，而且發表在水準很高的《自然》雜誌上！

獲得博士學位後，繆里斯留校做博士後研究。這期間，他對生長激素釋放抑制因數，用以影響基因的合成和複製很有興趣。他第一次明白：DNA 的一些有意義的片段可以用化學方法來合成。這真是激動人心！於是，他開始到處尋找有關合成 DNA 的圖書和文獻。

1979 年秋，繆里斯進入了塞特斯公司，這是位於舊金山的一個生物技術公司。當時在舊金山有好幾個公司的研究部門，對於改進 DNA 合成的方法感興趣，並展開了積極的實驗研究。正是在這一時期，繆里斯迎來了他事業的輝煌時期。

繆里斯的靈感

在 1983 年 4 月一個週末的夜晚，繆里斯在家附近的森林散步。空氣潮濕涼爽，七葉樹的花香彌漫……就是在這醉人的夜晚，繆里斯突然靈感大發，奇妙的思想一個接一個從潛意識裡向外冒，他幾乎應接不暇了！正是這時，他有了 PCR 技術的最初想法（關於這一技術，下面一個小節將作稍微詳細的介紹）。他驚歎於自己的靈感：天啊！如果這一過程真能迴圈進行下去，那 DNA 的產量是多麼驚人啊！2 的 10 次方大約是 1000，2 的 20 次方大約是 100 萬，2 的 30 次方大概是 10 億……真是驚人的增長！

那天晚上，繆里斯滿腦子想的都是 DNA「擴增」的神奇過程。但繆里斯有些擔心：這樣簡單的想法，怎麼以前就沒人想到過呢？恐怕事情沒有這麼簡單吧？

星期一的清早，他急忙趕到大學圖書館，檢索文獻。奇怪的是根本沒有關於 DNA 擴增的文章。隨後他又向不少於 100 人介紹他的想法，但沒有一人感興趣。他們既沒聽說過這種方法，也不知道為何此前人們不做這個實驗。大多數人回答說：既然沒人這麼想、這麼做，那要麼是它無法進行，要麼是它毫無價值。因此結論是：甩開你的靈感吧！那一定是垃圾。不是嗎？

但繆里斯不放棄自己的靈感，整個春天和夏天，他都一直在深究他的設想。9 月份的一個晚上，他終於覺得理論上準備得差不離了，於是決定開始行動──做實驗。他把人類 DNA 的一部分和一種神經生長因數引子放入一個有紫色螺旋帽的小試管中，將混合物煮沸幾分鐘再冷卻，然後加入約 10 個單元的 DNA 多聚酶，封好試管，將它置於 37°C 的環境中。

第二天中午，繆里斯到實驗室去看結果。他失望了！沒有出現他想像中的擴增現象。思索許久之後，他終於明白問題之所在。

1983 年的 12 月 16 日，他終於成功了。他高興地對人說：「我終於把分子生物學的規律改變了！」

什麼是PCR

儘管繆里斯實驗成功了，仍然很少有人能洞察到其偉大的實用價值。但繆里斯可是毫不含糊地相信自己，並把自己的技術稱為「PCR 技術」。他一方面積極申請專利，一方面設計了一張廣告，描述 PCR 技術，宣揚它的重要實用價值。

據說在開始，繆里斯的宣傳只引起了一個人的「關注」，這個人還是一位了不起的大人物：1958 年的諾貝爾生理學或醫學獎得主、洛克菲勒大學校長萊德伯格（Joshua Lederberg，1925−2008）。他在看廣告時轉頭對站在旁邊的繆里斯問道：「這個方法行得通嗎？」

由這句話可以看出，人們當時對繆里斯的技術是多麼生疏和不信任。可是幾十年後的今天，情形大不相同了，PCR 技術已經成為分子生物學中不可缺少的工具。它是一項革命性的技術突破，它使得生物學能夠研究古代標本中的 DNA 片段，也使法學家能夠分析從犯罪現場獲得的微量的 DNA。

那麼到底什麼叫 PCR 技術呢？其實說穿了每一個人都很容易理解其中奧妙。

PCR 是 Polymerase Chain Reaction 的縮寫，意思是「聚合酶鏈式反應」。「鏈式反應」在物理學中也有，原子反應堆、原子彈就是一種「鏈式反應」，指中子不斷地自動增多，使核反應自動維持下去。在生物學中，PCR 也是這個意思，即 DNA 不斷擴增下去。這是一種很簡便的、在體外模擬細胞內 DNA 的複製過程，所以有人稱它為「無細胞的分子複製」。更通俗地說，PCR 技術猶如一台影印機，可將一份文本迅速地複製成百萬份文本。只不過 PCR 技術是用生物技術方法，將 DNA 不斷「複印」（即複製）出成百萬 DNA 的技術。

PCR 技術一旦被科技界接受，立即成為分子生物學領域中最耀眼的明星，而繆里斯本人也立即聞名遐邇，並於 1993 年獲得諾貝爾化學獎。

PCR 的蹤影現在幾乎隨處可見。在醫學上，它可用來迅速檢測危險的傳染病的病原菌，如 HIV（人類免疫缺陷病毒）；在法醫上可以利用 PCR 技術從血液、頭髮、精液、唾液和皮膚中提取 DNA 樣本，用作分析、鑒定；在生物學研究中，PCR 技術已成為檢測遺傳改變的有用工具，因為擴增遺傳材料的特定片段，可以直接分析相關的 DNA 區域，而無須知道整個基因組的背景情況。

今天，PCR 技術不斷完善，已發展成為適用於幾乎任何一個生物領域的通用技術。而且可以確信，PCR的用途將越來越開闊，新的商業機會將會非常誘人。

但「天有不測風雲，人有旦夕禍福」，正當繆里斯名利雙收之時，一場沒有想到的惡意官司向他凶狠地撲來。

捲入官司

英國哲學家法蘭西斯．培根（Francis Bacon，1561−1626）說：「嫉妒是沒有假期的。」

英國作家菲爾丁（Henry Fielding，1707−1754）說：「一些人攻擊另外一些人，是因為另外一些人擁有他們極想獲得而又沒有得到的東西。」

當 PCR 成了一項利潤豐厚的技術，為塞特斯公司帶來上億美元的利潤時，其他一些公司當然也躍躍欲試。但人們沒料到的是，實力雄厚的杜波特公司突然向法院起訴說塞特斯公司侵權，要求塞特斯公司必須停止 PCR 技術的應用，並賠償由此帶來的損失。

這話從哪兒說起呢？

杜波特公司的理由是，PCR 技術是根據麻省理工學院教授、1968 年諾貝爾生理學或醫學獎得主柯拉納（H. G. Khorana，1922−2011）在 70 年代初的工作基礎上創造出來的，因而塞特斯公司犯了侵權罪。

柯拉納是出生於巴基斯坦的一位學者，1948 年他在英國利物浦大學獲有機化學博士學位。1960 年到美國的大學任教，1970 年任麻省理工學院教授。柯拉納因為研究「基因密碼破譯、蛋白質合成機制及信使核糖核酸和酶」，獲 1968 年諾貝爾生理學或醫學獎。

當 1966 年他宣布基因密碼已全部破譯的時候，他也在這年宣布加入了美國國籍。接著，他開始了更困難的研究──合成 DNA 基因。後來他將自己的研究成果寫進了《基因的總體合成》（Total Synthesis of a Gene）一文中。在這項研究期間，柯拉納曾在一篇論文中闡述過 PCR 技術的基本思想，指出在某種條件下可以反覆製得 DNA，等等。但是在他的文章中沒有提出具體的溫度、引子的濃度……而且十分遺憾的是，柯拉納後來也始終沒有做過這一實驗。

杜波特公司正是根據柯拉納的兩篇論文和一項轉讓證明書，作為重要證據交給法庭。但柯拉納本人拒絕出庭作證，這真讓杜波特公司覺得臉面上不好看。但杜波特還是要把官司打下去。而法院經過調查之後指出，杜波特公司的起訴缺乏根據：科學家大腦裡的「思想」作為商品轉讓，是不受法律保護的，因此杜波特公司從柯拉納那兒得到的「轉讓」是不成立的。塞特斯公司保住了他們豐厚的利潤。繆里斯聲名鵲起，而柯拉納也沒有糊塗到捲入這場官司中去。

可是，有一位諾貝爾獎得主卻不明智地捲進了這場官司，他就是前面提到的科恩伯格。科恩伯格好糊塗，竟然作為杜波特公司的證人走上了法庭。他振振有詞地說：PCR 技術根本就用不著等繆里斯來發明。早在 50 年代中期，我本人就一直在和 DNA 聚合酶打交道，而 PCR 技術只不過是 DNA 聚合酶特性的合理延伸而已，而這種酶正好是我本人發現的。

這幾句話倒還不怎麼過分，但下面的話恐怕有失一位科學家的風度了。他不負責地調侃說：由以上所說可以清楚地看出，我的實驗室的研究人員或其他與我們相似的實驗室研究人員，什麼時候想做 PCR 就都可以做，只是一直沒有這個需要。而繆里斯肯定是閒著沒事幹，這才去做我和我的學生絕不會去做的事……不過，他這樣做反而讓他實現了 DNA 範本的擴增！

儘管科恩伯格的話說得俏皮，大有嘲諷之意，但繆里斯的律師可是成竹在胸，不為這種令人生氣的調侃所動。繆里斯的律師問：「您在 1980 年出版過一本《DNA的複製》，是嗎？」

這是科恩伯格最得意的一本專著，曾一版再版，因此他毫不猶豫地回道：「是。」

「1983年再版過，是嗎？」「是。」

「據我所知，1983 年版的《DNA的複製》一書上並沒有寫上有關 DNA 擴增技術的內容，是吧？」

科恩伯格預感他鑽進了一個可怕的圈套，但他必須正面回答，他沒有任何理由不回答。

「是的。」

律師面帶勝利笑容地出示《DNA的複製》最新版本，翻開到夾有書簽的地方，對法官說：「這兒……在新版中，卻出現了 DNA 擴增的內容，這一事實說明了什麼呢？」

好了，每一位讀者想必明白律師的反問，對科恩伯格是一記多麼沉重的打擊！科恩伯格低下了頭，他感到無地自容。是啊，當哥倫布被要求把雞蛋豎立在桌子上的時候，人們都準備看他的笑話，看他在公眾面前出醜。可是，哥倫布輕輕將雞蛋的一端在桌上一敲，然後雞蛋穩穩地立在了桌上。

「瞧，蛋不是立起來了嗎？」

周圍準備看笑話的人開始驚愕了一下，接著大聲訕笑起來：「這誰不會呀！這種立雞蛋的方法太簡單了！」

但誰能否認哥倫布真的把蛋豎立起來了呢！科恩伯格正好是犯了嘲弄哥倫布的那些愚人的錯誤。繆里斯就是豎起雞蛋的哥倫布！

註釋
[10] 酶（enzyme）是細胞賴以生存的基礎。指由生物體內活細胞產生的一種生物催化劑。大多數由蛋白質組成（少數為RNA）。能在機體中十分溫和的條件下，高效率地催化各種生物化學反應，促進生物體的新陳代謝。生命活動中的消化、吸收、呼吸、運動和生殖都是酶促反應過程。細胞新陳代謝包括的所有化學反應幾乎都是在酶的催化下進行的。

※ 本文摘自《科學大師的失誤》，原篇名為〈三位諾貝爾獎得主與一樁離奇的官司〉，立即前往試讀►►►