「DNA編輯大師」張鋒與CRISPR/Cas9/Cas9基因編輯技術（下）

「DNA編輯大師」張鋒與CRISPR/Cas9/Cas9基因編輯技術（下）
國立臺灣大學醫學院生理所林世青專任研究助理

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以遺傳學上常使用的模式生物：黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）為例，根據全基因體定序分析結果，推算出果蠅約有超過15000個基因（Adams et al., 2000），過去的研究方法，必須使用例如EMS突變劑、跳躍子跳躍、費時的同源互換、繁複的ZFN與TALEN等技術，花費漫長時間才有可能得到目標基因的突變株果蠅，從而分析該基因的功能特性。

然而在發展Cas9技術後，只要得知目標基因序列，即可設計並合成出專門辨認該基因的導引RNA表現載體，表現出導引RNA後，Cas9即可快速專一地作用，直接剔除該基因，研究者僅花費很短時間與精力即可得到目標基因剔除的突變果蠅，效率為前人難以望其項背。

除了單純的基因剔除外，Cas9切割目標特定序列的特性還可以用於基因修飾，亦即先以Cas9於目標基因處製造雙股斷裂，在有外來模板的情況下，細胞有一定機率使用外來模板修復斷裂處，從而將我們想置入的報導基因（Gratz et al., 2014），例如綠色螢光蛋白（green fluorescence protein, GFP）基因置入目標基因處，而得到帶有螢光蛋白篩選標記的突變果蠅。或是原先細胞基因即為帶有異常點突變的對偶基因，藉由外來模板給予正確序列的形式讓細胞得以修復該突變，令目標基因回復正常功能（Niu, Zhang, & Chen, 2014）。

由此可見，伴隨著不同的實驗設計，Cas9技術未來的發展無可限量。張鋒表示：「CRISPR/Cas9系統有助於幫助我們修正基因的微小突變。儘管只有少數人群攜帶這種致病突變，但這些突變對人類健康的影響則是災難性的（“365 days: Nature’s 10,” 2013）。」因為CRISPR/Cas9在人類細胞基因剔除上已有顯著成果，故張鋒教授目前致力於利用該技術建立人類疾病相關基因之剔除資料庫，意味在理想狀態下，科學家可以根據該資料庫對人體任何器官中任何基因進行剔除或修正。而他自身最感興趣的部分即為利用該系統進行基因療法，治療如杭丁頓舞蹈症、囊狀纖維化或鐮刀性紅血球貧血症等因少數基因的微小突變造成之嚴重遺傳疾病，若能成功治癒，將是科學史以及醫療發展上的極大福音。未來的遺傳學與生物醫學研究，值得期待（Charpentier & Doudna, 2013）。

參考文獻

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