DForum1018

基因组编辑发展现状与可能应用

  • 林育中
基因组编辑技术现在已开始进入人体治疗测试阶段,不仅是先天遗传疾病、癌症甚至是病毒感染都有基因组编辑技术可以著力之处。(图片来源:Pixabay)

基因治疗(gene therapy)自从基因组编辑(genome editing)技术出现后取得快速进展,原先基因治疗有如散弹枪般碎片四散可能伤及无辜,也可能因命中率低而功效甚微;基因组编辑利用引导序列(guide sequence)可以将一段基因从一特定位址精确的击出(knock out)或击入(knock in)以达到治疗的目的。

基因组编辑基本上是利用CRISPR/Cas9的机制。CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat;常间回文重复序列丛集)原来是细菌或古菌的后天免疫系统,当细菌捕获入侵的病毒后,会剪辑留下病毒的一个DNA片段当成记忆,做为未来免疫防卫之用,有如人体的抗体。Cas9是一种叫内切核酸酶(endonucleases)的蛋白质。这两种物质组成的系统可以用来执行基因组编辑的功能。

基因组编辑技术现在已开始进入人体治疗测试阶段。2016年10月大陆四川大学卢铀博士以及其团队于成都的华西医学中心以基因组编辑制疗肺癌,基本上是修改病人免疫系统中对免疫反应踩煞车的基因片段-癌细胞利用它来躲过攻击,让它回复攻击癌细胞的本能。2017年,大陆北京大学亦启动基因组编辑对抗膀胱癌、前列腺癌和肾脏癌的人体测试,美国宾州大学随后亦开始基因组编辑的人体测试,《Nature News》戏称这是生医界的Sputnik 2.0[1],由此可见基因组编辑在应用科技的象征重要地位。

基因组编辑在医疗的进展远超过上述癌症的治疗,最近重大的进展还包括对囊性纤维化(cystic fibrosis)、酪胺酸血症(tyrosinemia)、黑色素瘤(melanoma)、乙型地中海型贫血症(beta-thalassemia)、白内障(cataracts)、人类免疫系统缺乏病毒(HIV)、镰状细胞贫血症(sickle cell thalassemia)、B型肝炎病毒感染(hepatitis B virus infection)、杜显氏肌肉萎缩症(Duchenne muscular dystrophy)等病症针对影响病情的基因-如HIV中的T细胞-进行基因组编辑[2]。从这一长串的名单来看,不仅是先天遗传疾病、癌症甚至是病毒感染都有基因组编辑技术可以著力之处。

可能的医疗应用还包括抗生素。自1911年第一种抗生素Arsphenamine问世后有近150种抗生素先后上市,但目前由于细菌快速演进的抗药性,医疗界已面临最后防线(DoLR;Drug of Last Resort)的问题。基因组编辑可以用于攻击病菌中的毒性基因,或者击出病菌中的致病基因或抗药性基因,最近已在对付金黄葡萄球菌(staphylococcus aureus)的抗药性上取得成功。

基因组编辑医疗基本上是尊重基因在演化长河中发展出的功能,修复被病毒、癌细胞操控的基因功能或者是基因突变后的功能损伤,与传统医疗的思维大相迳庭-特别是用合成药物的治疗,我感觉这个变化近乎典范移转。基因组编辑医疗势必会引发整体医疗和制药产业的重大变革。找到适当区位、依托产业变动切入生医领域,这比进军几个大药厂已盘根错结占据的制药产业要相对简单,这是台湾的机会!

注:

[1]Sputnik是1957年由苏俄领先发射美国的人造卫星,美国大受剌激,从此两国展开太空竞赛。

[2]Biochem., Mol. Biol., Vol.3, No, 3:14 (2017)

现为DIGITIMES顾问,1988年获物理学博士学位,任教于中央大学,后转往科技产业发展。曾任茂德科技董事及副总、普天茂德科技总经理、康帝科技总经理等职位。曾于 Taiwan Semicon 任咨询委员,主持黄光论坛。2001~2002 获选为台湾半导体产业协会监事、监事长。现在于台大物理系访问研究,主要研究领域为自旋电子学相关物质及机制的基础研究。