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☆★【☆科普探索.無限可能☆】科普漫遊精選叢書★☆

第486期 2018/09/08

基因編輯大革命

  微小細菌的免疫系統,
  如何變成強大的基因編輯技術,
  這項科技又如何成為掌控生物演化的力量,
  CRISPR革命即將帶來前所未見的影響,
  我們準備好了嗎?

基因編輯大革命


  CRISPR原本是自然界中細菌的一種免疫系統,
  能鎖定入侵的病毒,剪碎它們的DNA。
  經過科學家的解密,利用這種系統的定位與切割功能,
  把它變成最簡單、便宜又有效的基因編輯工具。
  如今我們幾乎可以用CRISPR來編輯每一種生物DNA上的字母,
  到了隨心所欲的地步。

  這項基因編輯技術問世才短短幾年的時間,
  已經成功製造出能夠抵抗病害的水稻、
  無法傳播瘧疾的蚊子、還有不再長角的牛,
  並可望開發出治療癌症、遺傳疾病及愛滋病等疾病的療法。
  甚至有科學家正在讓滅絕的猛?象復活,
  還有人想要把訂製寵物、訂製嬰兒發展成一門產業。

  道納是解開CRISPR機制的科學家之一,
  與研究夥伴史騰伯格合力寫下本書,
  親自導覽這趟驚心動魄的發現歷程,
  以及令人嘆為觀止的科學原理、各種實用或充滿想像力的應用,
  以及未來的展望和隱憂。

基因編輯大革命

  奇草異獸

  可以擺在儲藏室幾個月慢慢成熟而不會爛掉的番茄、能夠應付氣候變遷的植物、無法傳播瘧疾的蚊子、能夠擔任警察和士兵勇猛夥伴的超級肌肉狗,還有不再長角的牛??這些生物聽起來可能離現實很遙遠,但是拜基因編輯之賜,它們其實已經存在了。

  而且,這只是開端而已。在我們動筆寫書之際,周遭的世界正因為CRISPR而掀起了一場革命,不論我們是否準備好要面對。

  在接下來的幾年內,這項新興的生物科技將會帶來高產量的農作物、更健康的牲畜,以及營養更豐富的食物。幾十年之內,或許會出現可供人體器官移植的基因工程豬,甚至還會讓長毛猛象、有翅膀的蜥蜴及獨角獸再現。

  我講這些,一點都不是在開玩笑。

  我們正處於地球生命史上一個新時代的開端,在這個時代,人類能夠以前所未有的能力來掌控共同棲居在這顆行星上的物種的遺傳組成,想到這一切,確實讓人感到相當不可思議。

  要不了多久,CRISPR就能夠讓我們隨意扭轉自然,實現自史前時代以來的人類夢想。這樣的意願若是能邁向某種具有建設性的結果,不失為一件美事,但也可能造成意想不到,甚至是災難性的後果。

  科學想像和科幻情節成真

  科學界已經感受到在動植物身上進行基因編輯的效應與威力。比方說,研究人員 能夠利用CRISPR,以驚人的精確度和靈活度,來產生帶有人類疾病的模式動物,不僅限於小鼠,還可套用在任何最適合展現特定疾病病徵的動物身上,無論是罹患自閉症的猴子、有帕金森氏症的豬,還是得了流感的雪貂。

  CRISPR技術最有趣的一個面向,就是能夠用來研究某些特定生物的特質,比方說墨西哥鈍口螈的肢體再生、 魚的老化,以及甲殼類的骨骼發育。

  我很喜歡同行寄來的CRISPR實驗筆記和圖片,像是他們發現了蝴蝶美麗翅膀圖案背後的遺傳基礎,或是找到使感染性酵母菌能夠侵入人體組織的個別基因。

  這些實驗揭示了自然界的新知,以及將所有生物串連在一起的遺傳相似性。對我來說,這一切都非常令人振奮。

  基因編輯故事的另一端,不只是科學期刊上發表的基因編輯的各種應用,讀起來更像科幻小說。例如,我很驚訝得知,有研究團隊正使用CRISPR將豬的各種基因「人源化」,希望有一天能夠進行「異種移植」,也就是把生長在豬或其他動物體內的器官移植到人類身上,以解決器官供應嚴重短缺的問題。

(本文為節錄,完整內文請見基因編輯大革命


 小小的 miRNA 如何調控基因表現?

科學新聞由Pansci.tw泛科學提供

文/知識大圖解

miRNA 研究為何重要——影響癌症的小小螺絲釘

miRNA 可調控許多生物的基因表現,並影響人類癌症的發生機制,是現代醫療的關鍵分子。

詹世鵬副教授以 miRNA 為主要研究領域,現職於臺大醫學院微生物學科暨研究所,曾在中研院鄭淑珍院士門下求學,並將研究成果發表於《Science》,迄今持續拓展 miRNA 的基礎知識。而他的研究生涯起點,是高中時來到中研院參與的輔導實驗計畫。

調控基因表現的 miRNA

人類體內有上千個 miRNA 已完成定序,它們可調控 60% 的人類基因表現。而詹世鵬實驗室的主要研究領域是微核糖核酸的基因調控機制 (microRNA-mediated gene regulation) 以及小干擾核醣核酸 (small interfering RNA) 生成與作用機制的基礎研究

詹世鵬在碩、博士班時期,於中研院鄭淑珍院士門下研究訊息核醣核酸剪接 (pre-mRNA splicing) 反應中的重要蛋白複合體 PRP19-complex,成果於 2003 年發表於《Science》,至今學界的最新研究仍引用為理論基礎。

他隨後加入耶魯大學 Frank Slack 博士的團隊進行博士後研究。Slack 是發現 let-7 miRNA 的重要研究團隊成員,他的研究也證實 let-7 可調控致癌基因 RAS,並發現 let-7 的表現與肺癌有高度相關性。

到了博士後時期的研究主題,詹世鵬則探討微核醣核酸 (miRNA) 調控線蟲基因表現的機制。miRNA 的功能是近十多年來的重要生命科學發現,它們經由核醣核酸序列的互補性,辨認並結合標的訊息核醣核酸 (mRNA),抑制其訊息的轉譯功能、並促使其降解。

(本文為節錄,完整內文請見 【Pansci.tw泛科學】
小小的 miRNA 如何調控基因表現?



 

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