Your Genome Your Way

 
2018/09/26 凌嘉鴻 | 中央研究院生物化學研究所助研究員     219
 
活動(演講)時間: 2018/05/27
 

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:http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=2603