先進的基因編輯與複製技術結合,為寵物未來若需要複製或接受幹細胞治療帶來曙光。(摘自Pexels網頁)
先進的基因編輯與複製技術結合,為寵物未來若需要複製或接受幹細胞治療帶來曙光。(摘自Pexels網頁)

台灣裔美國籍基因編輯技術先鋒劉如謙,去年底榮登《自然》期刊全球十大科學人物榜,其研發成果更列入《科學》期刊年度十大突破。這凸顯,近年大放異彩的基因編輯技術,仍持續推陳出新,且舉世矚目。藉助此技術,科學家編修基因密碼、改變生命藍圖的潛力日趨強大,在防治疾病、化解全球糧食危機,及促進生物能源開發等方面,料將大有可為,估計未來市場商機至少逾千億美元。

改變生命藍圖 商機無限

劉團隊創新的「鹼基編輯器」(base editor),優化了炙手可熱的CRISPR-Cas9基因編輯工具。前者不破壞DNA雙螺旋結構,而從配對組構DNA的鹼基著手,修改鹼基配對上的錯誤,被比擬為上帝的「橡皮擦與鉛筆」。後者則涉及對DNA的剪切,宛如上帝的「手術刀」或「剪刀」,其應用突破不勝枚舉,最讓人津津樂道的是,從生命源頭探索如何克服遺傳疾病。

全球每500人就有1人罹患會遺傳的「肥厚性心肌症」,最嚴重可致猝死。美國、大陸、南韓科研團隊首開世界先例,以CRISPR-Cas9安全地修復了多個人類胚胎會致此病的基因缺陷,成功率達72.4%,為此技術的應用立下了一個重要的里程碑。該技術開發要角、美國加州大學柏克萊分校教授道納指出,這雖是一小步,卻也是「全人類的一大步」。

修復基因缺陷 陸占先機

陸、美在基因編輯技術應用上,既合作更競爭,雙方的較勁堪與昔日美蘇「太空競賽」相提並論。而就治療病患的人體臨床試驗來說,基於陸當局在政策上給予鼓勵,監管較美相對寬鬆,陸方占得先機,起步超前美兩年多,迄今已令美國望塵莫及。

有助複製移植 能源永續

四川大學華西醫院腫瘤專家盧鈾的團隊,領先全球以CRISPR-Cas9對晚期肺癌患者進行臨床試驗。盧鈾稱此技術「有極大的希望為癌症患者帶來好處」。杭州市腫瘤醫院院長吳式琇團隊,更積極試驗治療各類癌症病患,備受西方媒體關注。吳院長樂觀表示「看到潛在的療效」。

大陸也密集將此技術應用於,複製醫療實驗用途的動物,及進行可移植人體的動物器官實驗。誕生於昌平科技園區的米格魯「龍龍」,是世界首例結合CRISPR/Cas9基因編輯與「體細胞核轉移」的複製犬。經基因編輯,「龍龍」天生帶有動脈粥狀硬化疾病,供研發心血管疾病新療法。陸、美團隊也以此技術,首度成功抑制了豬隻基因裡的內源性「反轉錄病毒」,解決了豬器官一旦移植人體,會造成人類細胞遭病毒感染的問題。

這項技術對開發環保的生物能源也有裨益。海水中廣泛分布,可於淡水大規模培養的微型「擬球藻」,含極高量油脂,具轉化為生質柴油的經濟價值,且能高效捕獲、利用二氧化碳,既能生產能源還可減碳。石油業巨擘埃克森美孚與美「合成基因公司」合作,藉CRISPR-Cas9編輯擬球藻基因,已成功使其產油量倍增,為工業化生產邁出重要一步。

化解糧食危機 異於基改

科學家也藉助基因編輯技術,應對全球持續的糧食安全隱憂。CRISPR-Cas9技術應用成效包括,增加糧食作物產量、促進生長速度、提高營養成分、節省育種時間、強化抗病蟲害與抗旱力。

專家指出,基因編輯作物不同於基改作物。民眾對基改作物疑慮不安,是因存有轉殖的外來遺傳物質,而基因編輯則不需導入外來DNA。美國已不將基因編輯育種作物列為基改作物。

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