本期文章

基因剪輯魔術師CRISPR

撰文/諾克斯(Margaret Knox)翻譯/涂可欣    

重點提要

■自從1970年代開始,科學家就知道如何改變生物的基因組,然而,他們當時可以使用的工具並不夠精準,因此規模難以擴大,使得許多實驗難度太高,或是過於昂貴而無法進行。

■現在有個根據細菌免疫防衛機制發展出來的新方法,稱為CRISPR,有機會可帶動基因組剪輯的革命。與以往的技術相比,這個方法快速、便宜又容易,資金立刻湧入那些欲發展CRISPR商業化應用的公司。

■研究人員已經開始探索以CRISPR為基礎技術的疾病療法,包括愛滋病和思覺失調症。由於用CRISPR來改變生物基因組的難度很低,因此倫理學家擔心,過度或不當使用,將會造成一些負面效應。


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1970年代,當柏格(Paul Berg)把來自噬菌體(專以細菌為宿主的病毒)的DNA剪接到猴子病毒上,科恩(Stanley N. Cohen)和包以爾(Herbert W. Boyer)培育出帶有外來基因且能代代維持活性的生物後,正式掀開了遺傳工程時代的序幕。到了1970年代末,包以爾成立的基因科技公司(Genentech)已開始利用含有合成人類基因的大腸桿菌來生產糖尿病患所需的胰島素。而全美各地的實驗室,研究人員也使用基因轉殖小鼠來研究疾病。

這些成就改變了現代醫學的進程。然而早期方法有兩大限制:它們不夠精準,而且難以擴大規模。研究人員在1990年代克服了第一個限制,他們設計了多種蛋白質,可針對DNA上的特定位置做剪接,相較於過去只能讓DNA隨機插入細胞,然後希望出現一個有用的突變,這是一大進展。不過科學家仍得為每段目標DNA序列設計新的蛋白質,這是緩慢又辛苦的工作。

兩年前,瑞典于梅奧大學的夏本惕爾(Emmanuelle Charpentier)和美國加州大學柏克萊分校的杜德納(Jennifer Doudna)組成研究團隊,發現細胞內有一種遺傳機制,可讓科學家輕鬆又快速剪接基因組。沒多久,美國哈佛大學和麻省理工學院的科學家就展示了一種新技術,能一次且精準多重改變細胞基因組。


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