人體基因編輯是在編什麼?五分鐘搞懂基因神剪CRISPR | crispr cas9應用
為什麼需要基因編輯?編輯人體基因,就是修改人體DNA[1],主要動機是根治基因突變[2]引發的疾病。「但是瑞凡,我們真的需要基因編輯來治病嗎?」事情是這樣的:DNA是生命的藍圖,指揮細胞生產蛋白質,維持人體的生長與運作。當DNA的重要位置發生突變,「細胞工廠」運作會失控,就可能造成生理失調,甚至像白血病等重大遺傳疾病。「生病了,可以吃藥。但基因突變造成的疾病,藥物只能控制病情。」凌嘉鴻繼續解釋:「因為從藍圖就錯了,細胞永遠只能製造錯誤的蛋白質。想要根治,最好直接更正藍圖,修改DNA。」所以首先,必須要有一把精...
為什麼需要基因編輯?編輯人體基因,就是修改人體 DNA[1],主要動機是根治基因突變[2]引發的疾病。
「但是瑞凡,我們真的需要基因編輯來治病嗎?」
事情是這樣的:DNA 是生命的藍圖,指揮細胞生產蛋白質,維持人體的生長與運作。當 DNA 的重要位置發生突變,「細胞工廠」運作會失控,就可能造成生理失調,甚至像白血病等重大遺傳疾病。
「生病了,可以吃藥。但基因突變造成的疾病,藥物只能控制病情。」凌嘉鴻繼續解釋:「因為從藍圖就錯了,細胞永遠只能製造錯誤的蛋白質。想要根治,最好直接更正藍圖,修改 DNA。」
所以首先,必須要有一把精準、能夠剪開 DNA 雙螺旋的好剪刀,CRISPR [3]就是當前最好用的一把。有趣的是,它來自細菌的免疫系統。
細菌裡的基因剪刀1987 年,日本科學家在大腸桿菌的基因體發現一段古怪的規律序列,某一小段 DNA (Repeat) 會一直重複,重複片段之間又有一樣長的間隔 (Spacer),用途不明,科學家把這段序列叫做 CRISPR[4] (clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats)。後來發現,許多細菌都有 CRISPR,它是細菌免疫系統的一種機制,可以記憶曾經來犯的病毒。
故事是這麼開始的:當病毒入侵細菌,會把自己的 DNA 注入到細菌中,企圖霸佔細菌工廠的資源,複製新病毒。但細菌也不會乖乖挨打,它們的免疫系統可以辨識、摧毀病毒的 DNA。這是一場微觀世界的閃電戰,細菌的反擊必須夠快、夠準,才有機會存活!
有些細菌僥倖存活後,會挑選一段病毒的 DNA 碎片,插入自己的 CRISPR 序列 (增加一段 Spacer),就像為病毒建立「罪犯資料庫」。當病毒第二次入侵,細菌就能依靠 CRISPR 序列快速認出這種病毒,第一時間反殺,提高存活率。
細菌是如何認出病毒的呢?首先,細菌會用舊病毒的 DNA 片段 (Spacer) 當模板,打造一條互補的引導 RNA[5],例如病毒 DNA 的鹼基[6]是 T、RNA 是 A,DNA 是 G、RNA 是 C,或是互相顛倒。引導 RNA 再利用這種互補關係,比對新病毒 DNA 片段,如果可以互補,表示新舊病毒相同。
接...