2021年4月17日 星期六

基因編輯大革命 珍妮佛・道納 Jennifer A. Doudna



1. 人類基因體中有整整8%,即超過兩億五千萬個DNA鹼基對,就是千百年前感染我們祖先的那批古老反轉錄病毒所殘留下來的遺物。

2.基因編輯系統必須具有三項關鍵條件:能夠辨識特定的DNA序列;能夠切割該序列;以及必須要像寫程式一般容易重新編寫,以便瞄準並切割不同的DNA序列。

3.ZFN及TALEN,結構與鋅指蛋白相似,都是由多個重複片段所構成,每個片段能夠辨識一段特定的DNA區域。

4.Cas1酵素蛋白協助將新的噬菌體DNA片段插入到CRISPR陣列中,這可說是免疫系統的記憶形成階段。Cas6酵素蛋白與Cas1類似,不過它專門切割長條的CRISPR RNA分子,有條不紊的將其切成可鎖定噬菌體DNA的短片段。

5.莫瓦諾的研究顯示,遭CRISPR系統鎖定的噬菌體DNA會在與CRISPR RNA配對時裂解;而希克什尼斯則發現細菌根除內部噬菌體的能力,完全取決於是否具有特定的cas基因。

6.DNA上有20個字母與CRISPR RNA的序列能夠配對,意味著CRISPR RNA應該能透過互補鹼基配對,和DNA雙股的其中一條形成雙螺旋結構。這種RNA-DNA雙螺旋可能是使得Cas9蛋白具有切割特定DNA活性的關鍵。

7.執行DNA切割的關鍵組成是:Cas9酵素蛋白、CRISPR RNA 和 tracr RNA。

8.2013年5月,麻省理工學院的耶尼施(Rudolf Jaenisch)實驗室宣布,他們製造出CRISPR基因編輯小鼠。

9.CRISPR的應用,包含切割一段特定基因,然後讓細胞以重新把DNA鍊連接起來的方式來修復損傷。或是置換成特定基因,或插入DNA。第四項是讓去活化的CRISPR結合特定基因處,使其增強或減弱基因表現。

10.農場變藥廠。美國CDC最早批准的這類藥物是抗凝血酶(antithrombin),來自基改山羊的乳汁。

11.迷你豬的健康狀況與它們的正常大小親屬沒有什麼不同,但是讓狗大量進行近親繁殖卻會讓它們的健康出問題,造成嚴重後果。

12.醫師不需要編輯患者體內全部細胞,才能治癒遺傳疾病。症狀通常只在突變基因的正常功能對該組織很重要的地方才會表現出來。

13.因為體外基因編輯需要醫師先將體內的病變細胞移出,所以特別適合用於血液疾病的治療。

14.癌症免疫治療背後的核心思想是調整人體免疫系統,特別是擔負主要攻擊武力的T細胞。改造這些細胞,讓它們去辨識癌症的分子標記,科學家就可以協助T細胞發動免疫反應來消滅癌細胞。

15.通常某種程度的脫靶是不可避免的

16.哈佛醫學院的楊格和MIT的張鋒等人,在Cas9蛋白質的幾個不同地方進行調整,將一個胺基酸換成另一個,就發展出準確度更高的CRISPR,比天然演化出來的版本失誤率更低。




心得
20210415
    本書是比爾推薦?而閱讀。去年書排太多,變成今年才讀。本書作者為最近的諾貝爾獎得主。本書介紹的CRISPR技術相當尖端,在控制DNA這個部分,可能已是最終極的方法了,而且方便便宜,甚至不到1萬美金設立的實驗室就可實驗。
    CRISPR指是細菌中連續幾段相同的基因序列,而中間會穿插一些其他DNA,這整串DNA會製造出RNA,但不會製造出蛋白質,所以使科學家心生好奇。因幾乎只有mRNA才會被轉錄出來,然後譯出蛋白質。CRISPR的序列後面會連接cas基因序列,這些cas(1~11?)就會轉譯出蛋白質了。為何說它可能是調節DNA的終極方法,因為它源自於細菌與噬菌體數十億年的戰爭,它是細菌為了對抗噬菌體,數十億年演化出的「細菌的後天免疫系統」。現在,在cas9蛋白後面接上任何鹼基序列,此蛋白就會去切割基因體中跟它相同的鹼基序列,然後就可以進行插入或置換或消除任何DNA。換句話說,現在實驗室幾乎可以操作任何生物、任何DNA了。
    而這項技術2012中發表於科學,現在已經快過10年了。真是恐怖,不知道現在的應用到什麼程度了。對於單基因或少基因疾病,像SCID或sickle cell anemia的確是相當福音,這項治療相當於在他們身上注入數億年來的演化成果,而且沒有抗藥性。醫師和科學家現在的任務大概就是找什麼基因引起什麼疾病,以及正確診斷而已了。調整者可能不久就要出生,20年後就是調整者的世界了。

20210417
    提到CRISPR在動物上的應用了。製造器官、藥物,或製造寵物,甚至獨角獸,是可能的。也提到CRISPR並非100%,也會有脫靶效應。會有脫靶是意料之事,看到作者寫出來仍然是吃了一驚。如此的話那麼大概只有體外治療比較安全,體內治療的話還需要一段進步。不過看到張鋒的進展,或許安全的體內CRISPR不久就要到了吧?在這邊不禁想到,看關麗夢?的演說,C-19病毒有如各種病毒的嵌合體,我想說不定就是實驗室以CRISPR製造出來的病毒。感覺非常有可能,真是恐怖,這麼做的人到底想幹什麼?
    最後不可避免的,是調整者的討論,目前沒有共識是否能動到人類胚胎,但未來會不會有共識,可能也是很難阿。而且瘋狂科學家、極權國家,可能已在進行。美麗新世界背景是2540年,我想2100年前,甚至2050年前就會有調整者成熟體了。它們與我們是同一物種嗎?無止盡的遺傳階級與戰爭,真的快要到了嗎?好處是癌症標靶治療也可能實現,希望在我們得癌症前能夠普及。
    CRISPR與量子力學,可能是有史以來改變最大的學科。後者讓我們掌握物質的本質與核能,前者讓我們有能力操縱生命,甚至操縱我們自己(來毀滅自己)。處在這個年代真是劇變,就算知道了我也無法做什麼,去買CRISPR的股票嗎?哈拉瑞真的說對了。恐怖,70億同胞是我的後盾,但可能這一代就要被消滅了。

沒有留言:

張貼留言

精選文章

維梅爾的帽子 卜正民