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國高中生也會做?一張圖破解神祕的基因療法,原理其實很簡單

「我今天抓一個國高中生,只要稍微懂一點生物學,就可以教他做(CRISPR)了,」親身體驗過CRISPR威力的中研院生化所助研究員凌嘉鴻這樣說。基因療法究竟神奇在哪裡?

基因療法-基因編輯-CRISPR-罕病-癌症-基因-鹼基編輯-劉如謙-張鋒 圖片來源:GettyImages
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高盛今年4月發布研究報告「基因體革命」(The Genome Revolution),指出,基因治療的市場未來可達一年4.8兆美元(約140兆台幣),遠高於製藥產業,「因為基因是所有生物活動的基礎,」高盛分析師里克特(Salveen Richter)寫道。(延伸閱讀:癌症、罕病有救了!解密最新基因療法

高盛報告將革命性的基因醫藥技術,分為:基因療法、基改細胞療法以及基因編輯三種。其中最具革命性的CRISPR基因編輯技術,才剛進入人體試驗。

以CAR-T技術為主的基改細胞療法,至今已有兩款經美國FDA核准上市。

而去年12月FDA批准的世界第一款基因療法Luxturna ,一度傳出將訂價100萬美元,轟動一時。最後雖然打了85折(約2550萬台幣),對多數患者而言依舊高不可攀。

快問快答:基因編輯新技術CRISPR全解析

Q:CRISPR為何爆紅?

A:CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats),是一種新的基因編輯技術。

目前又以運用蛋白質Cas9的方式為主流,稱為CRISPR-Cas9,2012年由加州大學柏克萊分校教授道納(Jennifer Doudna)和法國細菌學者夏彭提耶(Emmanuelle Charpentier)發表。

CRISPR並非第一個基因編輯技術,引起產學界震撼的主因是該技術遠比傳統方法簡單、快速且便宜,而且不像以往的基因編輯法一次只能修改一個,CRISPR可以一次有效、精準地修改多組基因,從此讓修改生物基因,如同修正一段文字的錯字一般方便。

Q:CRISPR技術可以用在哪裡?解決什麼問題? 

A:CRISPR技術可以修改任何生物的基因。因為不像傳統的基改(GMO)技術,有引進外來基因問題。因此CRISPR已廣泛應用在農漁牧業,例如:養殖時間減半的基改鮭魚、無法傳播瘧疾的蚊子、抗蟲害作物,或是果肉不會變褐色的蘋果等。

CRISPR也將用在人體,用途分成兩種:治病與追求完美。(延伸閱讀:基因編輯大突破 科學家修正人類胚胎致病突變

前者用來治療超過7000種遺傳性疾病,如鐮形血球貧血症、乙型地中海型貧血、SCID(嚴重複合型免疫缺乏症),或癌症、亨丁頓舞蹈症、AIDS、肌肉萎縮症等。

後者則透過修改基因,可改變膚色、外貌,體能甚至於智力,打造出心目中的完美寶寶。

Q:用CRISPR為人類治病,主要的障礙為何?

A:今年6、7月,著名期刊《自然醫學》(Nature Medicine)、《自然生物科技》(Nature Biotechnology)分別刊出論文,表示CRISPR-Cas9基因編輯療法用在人體,因難以精確切割基因,可能造成其他意想不到的基因損害,恐將導致某些細胞發生危險變化,有致癌的危險性。結果造成相關類股大跌。

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不過包括提出CRISPR編輯功能的道納團隊在內,多數學者認為,隨著新版本的CRISPR技術不斷改善準確度,便可解決副作用問題。(延伸閱讀:發明「DNA橡皮擦與鉛筆」!這位台裔天才,是科學家也是賭徒

圖解:基因治療是什麼?

簡單來說,基因療法就是把一個新的基因,放到病人的細胞中,藉此替換功能異常或者消失的基因。

研究人員一般是利用病毒來攜帶這些遺傳物質進入細胞。早期是利用腺病毒(一般感冒病毒的變種),但是它會啟動身體的免疫反應,引發嚴重副作用,現今多採用不會導致人類疾病的「腺相關病毒」。

以罕見疾病AADC患者為例,植入原先缺乏的基因之後,病患腦中的神經細胞,會開始分泌多巴胺,對四肢發出指令。讓原先全身軟癱的病患,開始可能挺身、甚至站立。(責任編輯:洪家寧)

資料來源:《基因》、《基因編輯大革命》、美國FDA、Doudna Lab等


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●更多內容,請見天下雜誌655期《癌症、罕病有救了》

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