基因編輯技術有望解救不治之症

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基因編輯技術 CRISPR-Cas9 舉世觸目,它讓科學家得以在基因排序中,精確編輯目標基因,理論上可以消除遺傳疾病,甚至能夠編寫人體基因,對人類未來影響深遠。這項技術在本月取得新突破,一項最新研究發現,將來利用修改版的 CRISPR,或可令糖尿病和肌肉營養不良症(Muscular dystrophy)等不治之症,得以改善病情,帶來治療希望

CRISPR 是由 RNA 組成的導航分子,能讓基因組上的特定位置作目標,再以核酸酶 Cas9 作為分子剪刀,在所需的特定位置上,切除有缺陷的目標基因,故此技術被視為生物醫學研究中的關鍵變數。改編版的 CRISPR 則將目標基因的「分量加大」。如此一來,有可能避免錯誤編輯非目標基因,克服「脫靶效應(Off-target effects)」這個被視為在臨床上使用 CRISPR 的主要安全障礙。

加州索爾克研究所(Salk Institute)的 Juan Carlos Izpisua Belmonte 率領是次研究,他指出:「裁剪 DNA 這項技術,打開引入新型突變的大門。此乃 CRISPR 或任何裁剪 DNA 工具留給我們的課題 —— 在剪裁 DNA 後,或會引發致命錯誤。這種可能性是遺傳學領域的一大瓶頸,」新版本雖沿用 CRISPR 導航,但 Cas9 由切除特定位置的基因組,改為鎖定那基因組,此外在 Cas9 上面還有一個分子,可移往任何被連接的基因。

在發表於期刊 Cell研究報告中,闡述了這個技術如何應用到一系列重病上。研究團隊以老鼠進行實驗,牠們皆患有肌肉營養不良症。此病乃基因突變產生抗肌萎縮蛋白(Dystrophin)所致,但團隊不是使用健康的基因替代,而是提高第二種基因的活躍性。這基因所產生的 Utrophin,與抗肌萎縮蛋白極為相似,能彌補其缺失,而實驗結果顯示,老鼠的肌肉有所增長及強化。Belmonte 表示:「我們不是修復基因,那突變仍然存在。相反…… 老鼠以同一途徑恢復其他基因的表現。這足以讓那些基因突變的老鼠,恢復肌肉功能。」

研究團隊以老鼠進行的另一個實驗,則顯示患有遺傳性腎病的動物,如何藉此技術恢復腎臟功能。他們亦成功誘導部分肝臟細胞,變成另一種細胞 —— 有些像會產生胰島素的 β 細胞 —— 以改善糖尿病老鼠的症狀。這項工程被視為令人敬佩的技術壯舉,但在進入病患研究前,它將需要大量的改進和安全測試。

譬如哈佛大學幹細胞與再生生物學系的 Doug Melton 教授,一直致力發展實驗室培育胰臟細胞的技術,他就認為引導肝細胞去產生胰島素,不一定會比注射胰島素更具優勢,因為這不會恢復人體調節血糖的能力。「關鍵是去製造一個細胞,如同 β 細胞那樣,能夠對血糖變化作出準確回應,以及分泌適當分量的胰島素。」他直言:「研究人員似乎想說,他們造出類似 β 細胞的細胞,這說法是對的,只是對病人來說,也許還不夠好。」

研究相信,未來利用改編版的 CRISPR,或能治療糖尿病。

英國的維康信託基金會桑格研究院(Wellcome Trust Sanger Institute)高級科學家 Alena Pance 更指,這項工程有一潛在缺點,那就是目標基因可能在體內多個器官增長,提高出現「脫靶效應」的可能性。她坦言:「這些結果為目標基因治療帶來希望,並擴大了技術的應用…… 不過在考慮應用於人類之前,應先深入探討那些問題。」

Belmonte 倒是信心十足,甚至預期在未來日子,這項技術有可能助人回復青春。相關應用雖不在當前之列,但他揚言:「我們的目標將會是激活因年老而沉靜的基因,或是利用這個系統,添補隨年齡而消耗、但能促進再生的成人幹細胞。」