【科學史沙龍】海洋生物的基因編輯：微藻固碳與再生能源

微藻是海洋中「固碳效率」極高的生物，在因應二氧化碳排放及兼顧替代能源的需求下，微藻生質煉製漸漸成為綠色與永續工程的新寵兒。本講次介紹本土團隊利用近年來最火紅的基因編輯技術「 CRISPR / Cas 系統」，對微藻進行基因編修，以達到固碳與提煉再生能源的技術細節。

講師：吳意珣｜成功大學化學工程系副教授

生命的訊息在自然情況下，可以透過演化慢慢改變，但是速度著實緩慢，動輒需要上萬年的時間。人類基於自身需求，可以透過一些技術加快這個過程。自 1960 年代發現 DNA 的雙螺旋結構之後，生物科學家便可以將 DNA 拉直，進行複製與編修之後，再將其回復為雙螺旋結構，以此達到基因編修的目的。

到了 21 世紀，最新穎的基因編修技術莫過於「 CRISPR/Cas 系統」，其運作機制基本上是由 RNA 帶著 Cas 蛋白，抵達 DNA 的位點進行切割。這些位點原本只是存在於大多數細菌的一種後天免疫系統，在自身迴文重複序列中，保留外源基因作為「記憶」，用以消滅入侵的質體或者噬菌體；科學家藉由 CRISPR 基因編修技術，對這些位點進行精準切割，將基因編修成符合特定目的作用。 CRISPR 的演進突發猛進，在 2011 年到 2013 年間提出其運作機制之後，近幾年亦發展出 RNA 攜帶 Cas 蛋白抵達 DNA 位點後，不進行切割的編修動作，僅對特定 DNA 予以抑制或活化的技術，使其具有更大的泛用性。 CRISPR 在 2016 年獲得唐獎肯定，近三年更是問鼎諾貝爾獎的熱門研究項目。

吳老師的研究團隊，是全球第一個針對微藻，進行 CRISPR dCas9 的研究團隊。微藻是一種相當適合進行生質煉製 (bio-refinery) 的宿主，研究團隊透過代謝路徑下手，對微藻進行 CRISPR 基因編輯，阻斷其原先的碳通量主要路徑，使其另闢新徑，產生較多的油脂，以達到固碳與開發再生能源的目的。經過 CRISPR 基因編輯的螺旋藻較適合食用，小球藻與衣藻則具有較多油脂，比較適合進行生物煉製。未來若能借鏡這些微藻的 CRISPR 基因編修經驗，拓展到其他種類的微藻上，對於提升再生能源使用率，或是以微藻進行固碳工程，必能有助於緩和全球暖化。