【基因啟示】三集探索重點

                                        

第一集 『解碼』 內容探索

 

始於19世紀，科學家達爾文、孟德爾等人，開始投入基因的研究，直到今日，遺傳密碼的研究依舊持續著。一百多年來累積的研究資料，為人類社會帶來什麼改變？透過了解這串密碼，人類領悟到什麼？運用所知，人類又將開創什麼樣的未來？

 

探索1：

2019年，Covid-19病毒肆虐、大舉入侵，所幸，透過累積多年的基因研究，人類慢慢挽回頹勢，收復失土。科學家是如何運用百年來的研究資訊，壓制難纏的病毒？

 

探索2：

全世界科學家，以超快的速度研發出好幾種疫苗，疫苗的效果非常顯著。疫苗是什麼？打進我們身體的到底是什麼？

 

探索3：

2000年，人體基因體定序計畫完成，定出了人類的基因密碼，30億個鹼基對。人類的基因數量，只有少少的兩萬多，比果蠅、蚯蚓多一倍，比老鼠多300個，狗、台灣帝雉、蝴蝶蘭的基因，都比人類多，找出了許多遺傳疾病的基因。

 

探索4：

對病毒的抵抗能力，除了受到基因差異的影響，基因有沒有正常發揮功能，也是一大因素。

 

探索5：

DNA上，有百分之98的非編碼區。一開始發現的時候，搞不清楚他們的作用，現在知道，他們是可說是基因的「外掛程式」。

 

探索6：

人體所有的細胞基因都相同，卻能轉變成兩百多種不同的細胞，也可以用表觀遺傳學解釋。

 

小結：

從過往的基因研究，科學家獲得啟示，找出對付新冠病毒的方法。解碼的下一步，是編碼。改變上天給予的密碼，近十年，快速的從可能，變為普遍，而這方法，都來自於古老的細菌給科學家的啟示。

 

 

第二集 『編輯』 內容探索

 

1987年，日本科學家中田篤男、石野良純發現大腸桿菌基因體中，有奇特的重複序列；2003年，西班牙科學家墨吉卡意外發現，這些重複序列竟然是細菌的天敵噬菌體留下來的，是細菌抵擋噬菌體的免疫系統。這個古老的系統，在10多年後，竟然讓科學家從中獲得啟示，發明了基因編輯的神奇工具。2020年10月，諾貝爾化學獎得主揭曉，由CRISPR的發明者珍妮佛．杜德納、埃馬紐埃爾．彭蒂耶兩位女性學者同獲此殊榮。這項技術有著「上帝的手術刀」之稱，大幅提升基因編輯的效率、精準度。CRISPR通用於微生物、植物、動物，生命科學技術，邁入了新的時代。而編輯基因技術的發明，竟來自於細菌的啟示。

 

探索1：

2019年爆發新冠疫情，人類首次遭遇Covid 19 病毒。患者會因為病毒出現發燒、頭痛、腹瀉等症狀，重症者則會因為「免疫風暴」，肺浸潤而亡。治療新冠肺癌的藥物，可依阻止病毒複製、調控免疫系統兩個目標的不同來分類。CRISPR/Cas9技術，在阻止病毒複製的藥物研發上，幫了大忙。

 

探索2：

癌症是多基因，情況複雜，為了研究癌症藥物，製造模式動物，癌症小鼠，就使用CRISPR/cas9技術。透過基因編輯技術，科學家不但建立起癌症模式小鼠，也發展了新的治療法-「基因療法」。

 

探索3：

據美國 FDA 定義，基因療法是「所有透過轉錄或轉譯的遺傳物質或整合到宿主基因體中來發揮功能的產品」，而執行方式大體可分 2 種類：活體外（Ex vivo）、活體內（In vivo）。

 

『活體外的基因療法』 - CAR-T。「嵌合抗原受體重組T細胞 (Chimeric Antigen Receptor T-cell immune therapy，CAR-T）」是將自體T細胞經過基因工程，將可辨識癌細胞表面標記的CAR基因裝載到T細胞上，改造成CAR-T來毒殺癌細胞。其概念像是在T細胞上面裝上一個辨識癌細胞的GPS，當CAR-T在體內遇到癌細胞的時候，就會辨識鎖定癌細胞，啟動毒殺癌細胞的反應。2020年，台灣開始CAR-T臨床實驗，三軍總醫院拼2025年正式於醫療系統使用。

 

『活體內基因療法』，是將遺傳物質送入活體內，或者透過病毒載體其他裸露 DNA、質體（plasmid）、奈米微脂體（lipid nanoparticle）等非病毒傳遞系統，將基因療法進入體內增強或抑制缺陷基因。

 

探索4：

CRISPR/Cas9可以準確的針對基因進行切除。但是，切除後，基因的行為，科學家難以掌握，細胞有非常大的可能，會什麼都不管，直接強硬的把斷掉的地方接起來，最好的辦法，就是「基因嵌入」，除了CRISPR/Cas9分子，要把作為序列模板的正確序列也送進去。要把這麼多東西送到同一個細胞裡，載體是關鍵。

 

小結：

CRISPR/Cas9編輯基因之方便、準確，讓科幻作品裡才會出現的長生不老、超人類等情節，突然變得可能。透過這項技術，人類近乎擁有「神」的權利，可以改變基因，甚至，創造新型態的生物體！然而，事情真有如此順利嗎？當科學、科技的發展超越人類社會的想像，帶來是福？是禍？

 

 

第三集 『共好』 內容探索

 

20 世紀中葉，DNA雙股螺旋結構被發現，中心法則確立，密碼子的理解，人類對「生命」有了完全不同的體悟。定序技術的發明，讓人類開始閱讀基因；內切限制酶、CRISPR/Cas9技術的發展，讓人類開始編輯基因。隨著閱讀、編輯基因的技術日益成熟，改造既有物種的基因，已不能滿足科學家。人類創造物種的時代，正式到來。

 

探索1：

國際遺傳工程機器設計競賽iGEM是一年一度的世界級的合成生物學競賽。該競賽由麻省理工學院於2004年首創。每年，大賽主辦方提供給各參賽隊伍一份DNA標準樣本庫，各隊自行選題並通過設計和模型分析，將所需樣本導入現有的生物體系，合成全新的生物工程系統。隨著基因神剪CRISPR/Cas9問世，這項競賽取得重大的突破。

 

探索2：

基因編輯技術的革新，讓人類有能力將細菌改造為工廠，產出藥物、化學原料，科學家將注意力轉向動物，牠們有可能成為另一種形式的工廠嗎？

 

探索3：

病媒蚊每年造成的死亡人數超過一百萬人。2021年，美國首度開放基因改造蚊的施放計畫，地點選在佛羅里達州南方的熱帶群島Florida Keys，希望藉由導入特定基因序列、抑制雌蚊的生育。CRISPR/Cas9技術的出現，讓科學家看到另一種將瘧蚊滅絕的手段-基因驅動。然而瘧蚊從這個世界上消失，一定是好事嗎？人類真的有權利去滅絕一個物種嗎？CRIPR技術的發明人之一道納博士，在她的著作中寫道，她自己也還在尋找答案，當人類從編輯生物基因獲益的同時，必須避免落入最大的陷阱之中。

 

探索4：

2018年12月，中國科學家賀建奎公布他們使用CRISPR技術，編輯雙胞胎「露露」和「娜娜」胚胎內的CCR5基因，使嬰兒將來可能具有天然抵抗艾滋病的能力。英國《自然》雜誌系列的《自然醫學》月刊（Nature Medicine）於2019年6月發表的一篇研究質疑，經賀建奎基因編輯的雙胞胎女孩可能發生基因變異，令其壽命縮短。

 

小結：

基因的探索與發展，有無限的想像空間，不但可改造生命甚至可以創造生命，整個人類社會必須嚴肅重視它的發展，評估可能造成的各種風險，趁早準備。探求生命奧秘的過程，不應只限於科學、科技的發展，人類的心靈都必須要有跨越性的提升，一切準備就緒，我們才有資格接收、掌握基因給予的啟示。