【CRISPR baby 系列之二】為什麼CCR5 基因是賀建奎眼裡的西施?

■第一對基因編輯寶寶,就這樣在眾人的驚愕中誕生了。中國南方科技大學副教授賀建奎,利用 CRISPR/Cas9 基因編輯技術,將這對雙胞胎體內的 CCR5 基因剔除,希望這對雙胞胎終其一生都不用擔心被 HIV 病毒感染。賀建奎的理由,在科學倫理前被痛批的體無完膚;那在科學學理面前呢?真如他所言一般,站得住腳嗎?

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【CRISPR baby 系列之一】露露和娜娜,願你們一定要平安又健康的長大

■賀建奎,年三十四,留職停薪中國南方科技大學副教授,在 2018 年十一月的最後一個週末,震撼了全球社會與科學界。賀先生做了什麼?他利用 CRISPR/Cas9 基因編輯技術,竄寫了人類胚胎基因體序列。他不是為了治療罕見的、讓人束手無策的遺傳性疾病,他說他想要讓人類免於 HIV 病毒。他覺得露露和娜娜的爸爸是 HIV 帶原者很可憐,想要給受挫於類似情況的爸爸們一個希望。於是,他領頭了一組臨床實驗計畫,意在利用基因編輯技術,讓這些家庭的後代,能夠有個「免疫」於 HIV 病毒感染的孩子。

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【探索19-5】來自細菌的智慧:DNA科技的革命

■任何一種生物在大自然都要面對覓食、求偶、對抗病原體等挑戰。細菌在面對其天敵——噬菌體的時候,如同我們一般,會使用先天與後天免疫機制:前者是在病原體尚未進入身體之前,即準備好了對抗的機制;後者則是要等特定病原體入侵後,才啟動針對該特定病原體的免疫工作。1960年代至今,細菌如何對抗噬菌體的研究,為生物科技帶來了兩次重要的革命。本次演講由探索講座的老朋友——周成功教授,帶領我們回顧這兩項技術革命背後的歷史脈絡與發展。

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CRISPR發展之英雄榜

CRISPR 規則性間隔重複迴文序列群的發現,起源於西班牙一地中海海港,Francisco Mojica 的指導教授發現生活在沼澤中一耐鹽性極高的古細菌,其基因體會因為生長環境鹽度不一樣,而被限制酶切出不同片段。Mojica分析這些不同的基因片段,發現一個特殊結構含有類似迴文的重複序列及間隔,和其他已知的微生物重複序列不同。之後十年的時間,他致力於解開這結構的神密之處,發現其他的古細菌也具有相似的重複序列,而一日本研究團隊在細菌裏也發現類似的結構。Mojica認為如此相去甚遠的微生物卻有相似的結構,在原㧡生物中一定有其特殊意義。由於Mojica才剛開始教職工作,研究經費不足,只好轉而以生物資訊學來分析這奇特的重複序列,並命名為 SESRs (short regularly spaced repeats),之後修改成 CRISPR (clustered regularly interspaced palindromic repeats)。

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CRISPR 會不會是可以修正遺傳疾病基因變異的立可白呢?

■八月初,Nature 刊登了一篇長篇論文,標題簡單明確,一刊上網就毫不費力的吸引了眾人焦點。到底是什麼研究這麼厲害?美國科學家在人類胚胎細胞上成功利用 CRISPR 技術,將遺傳性肥厚型心肌症的基因變異「矯正」回正常序列。但研究結果一刊登,引起的譁然與質疑也始料未及。這個好結果到底是成功了,還是只是美麗的誤會一場呢?

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讓絕種物種復生、有助於維持或增加生物多樣性嗎?

■將已經滅絕的生物透過基因編輯技術再次復生,此般科幻小說式的研究發想,現在已經堂堂進入科學期刊的守備範圍之內。這樣的技術,會是解決物種滅絕、停止生物多樣性喪失的最終解藥嗎?

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CRISPR 基因編輯動物園

CRISPR-Cas9 基因編輯技術尚未發展以前,研究人員僅改造了少數幾種動物的基因,其程序效率低且需耗費許多的人力及經費。得力於相較而言更加精準簡單的CRISPR 技術,研究人員得以改造更多生物物㮔,許多以往沒辦法做的計劃,都變得具有可行性。僅僅在過去兩年期間,科學家們已提出在猴子、長毛象、蚊子以及許多物種進行基因改造的展望,應用的領域橫跨農業、製藥以及復育絶跡的物種。經過基因編輯改造出的動物,甚至成為市面上販售的寵物。由於此技術相對來說容易進行而且造價便宜,也有可能被不法份子利用來製造具破壞性的生物武器,而將用來當作食品或野放至自然界的物種,必須考慮其安全性和對生態的影響。

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使用 CRISPR-Cas9 基因編輯技術的專利歸屬問題

CRISPR-Cas9 是一個細菌的免疫機制,利用 Cas9 酵素將引導 RNA 所辨識的特定 DNA 序列切斷。科學家利用此技術可以破壞、取代或編輯特定基因。相較於其他基因編輯方法,更加簡易且具有多功能性,且應用的領域正不斷擴大中,可以準確地變更從小麥到大象各種生物的基因體,其科學潛能是無庸置疑的,但是究竟是誰能夠獲得商業上的利益,仍有很大的爭議。

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2016年唐獎生技醫藥獎——到底CRISPR是何方神聖

■近年在諾貝爾醫學獎公布前夕,「CRISPR」始終都是炙手可熱的關鍵字。諾貝爾獎到底什麼時候會獎落「CRISPR」,一直都是大家猜也猜不膩的熱門話題。雖然 CRISPR 2016年又跟桂冠擦身而過,但 CRISPR 在生醫領域狂捲的革命,已無庸置疑成就了劃時代的貢獻,得獎只是時間早晚的勢在必得。而 CRISPR 身為2016年唐獎生技醫藥獎的得主,更是讓人心悅臣服的實至名歸。那倒底,CRISPR 是何方神聖?

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2016年度科學界大事記

■對於科學研究者來說, 2016 是動盪不休的一年。不過儘管如此,還是有些很了不起的成就,比方說直接偵測到重力波,太空事業穩定佈局,以及人工智慧大勝人類棋王等等;另外像是氣候協定、茲卡病毒疫情、 CRISPR 專利大戰等等,也都頗有話題性。且讓我們回顧過去這一年裡,值得記上一筆的科學頭條故事。

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