基因體是生命的藍圖，但是當基因發生突變，錯誤的DNA序列轉錄出錯誤的RNA序列，然後製造出失去正常功能的蛋白質，便會導致生理失調或疾病。這種源自於基因異常的疾病過去只能藉由藥物控制病情，現在，藉由最新的基因編剪技術CRISPR/Cas9，將有機會進行基因修復，達到根治基因疾病的目的。中央研究院生物化學所凌嘉鴻助研究員介紹了這個當今最厲害的DNA剪刀及其應用於醫療的未來展望。

基因剪刀如何作用？

凌嘉鴻解釋，為了對抗外來病毒的攻擊，遠古細菌的細胞內有一套免疫防禦機制，即是CRISPR系統。當細菌被病毒感染，細菌細胞內的Cas9酵素會辨認外來的DNA並加以切割摧毀，阻止病毒複製，因此有了基因剪刀之名。同時，CRISPR系統會擷取病毒DNA的片段序列，將其加入記憶庫中，做為下次感染相同病毒時的防禦。

但細菌的Cas9酵素要如何準確地辨識DNA序列並剪輯呢？ Cas9酵素藉由與導引RNA結合而得以辨認目標DNA序列，凌嘉鴻說，因此科學家只要修改導引RNA的序列，便可改變Cas9的專一性，對不同序列的DNA進行裁切，當雙股DNA因Cas9切割而斷裂時，便是修改DNA序列的時機，可藉由加入正確的修復模板達到序列修復的目的。

基因剪輯的應用

有了基因剪刀這個有利的工具，接下來要如何進行應用與治療疾病呢？雖然Cas9酵素可以藉由導引RNA尋找基因標的，但凌嘉鴻也提到，在龐大且高度複雜的基因體序列中，僅藉由導引RNA的23個核苷酸序列尋找基因標的，猶如大海撈針，需要非常高的精準度。在實際應用上，CRISPR/Cas9的「脫靶效應」即是指對標的基因的結合不精準而造成非特異性切割所導致的突變。即使如此，科學家仍透過分子生物技術，以各種實驗證明經過適當的改造或引入不同的導引RNA序列，可以在不同物種中的進行基因剪輯，目前科學家已經在果蠅、線蟲、斑馬魚、實驗鼠、豬、羊以及水稻、小麥等多種生物上實現了基因剪輯。

基因治療的爭議

接下來，科學家將利用這個強大的基因剪輯技術，嘗試修復由基因缺失所造成的遺傳疾病，以及人類胚胎基因。隨著基因編剪技術的精進，基因治療的技術也不斷躍進，意味著許多遺傳性疾病可能獲得改善，或製作出健康的胚胎。但隨之而來將伴隨治療的安全性與倫理爭議。在享受基因剪輯科技所帶來的醫療效益同時，仍須審慎面對這些議題。【整理｜科學人】

延伸閱讀

基因剪輯魔術師CRISPR，2015年1月