啟動「編輯基因革命」 法、美3位生技科學家獲唐獎殊榮

2016-06-19 15:09

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唐奬第二屆生技醫藥獎得獎人:夏彭提耶、道納、張鋒(陳明仁攝)

唐奬第二屆生技醫藥獎得獎人:夏彭提耶、道納、張鋒(陳明仁攝)

由企業家尹衍樑效法諾貝爾獎精神,捐助成立的研究大獎「唐獎」(Tang Prize)於今(19)日公布2016年「生技醫藥獎」得主,法國微生物學家夏彭提耶(Emmanuelle Charpentier)、美國RNA結構生物學家道納(Jennifer A. Doudna)與華裔美籍生物工程學家張鋒,以開發出突破性的基因編輯技術「CRISPR/Cas9系統」,對哺乳類及人類細胞進行基因體編輯,大幅改革生醫研究與疾病治療策略,共同摘下桂冠。

唐奬第二屆生技醫藥獎得獎人公布記者會,(左起)陳振川、閻雲、李遠哲、王惠鈞、張文昌、龔行健。(陳明仁攝)
唐奬第二屆生技醫藥獎得獎人公布記者會,(左起)陳振川、閻雲、李遠哲、王惠鈞、張文昌、龔行健。(陳明仁攝)

有「人類生命藍圖」之稱的基因體高度複雜,要從30億個核苷酸(DNA結構單位)中,找到某段DNA進行「編輯」,修改剔除有缺陷的特定基因,如同大海撈針。但夏彭提耶、道納與張鋒等人所開發的CRISPR/Cas9基因體編輯平台成功突破限制,精準有效率地修正,擴張到人體治療,甚至有機會用於新生物能源的開發及作物改良。

發現嚮導RNA 解開免疫系統GPS導航功能之謎

「CRISPR」是細菌抵抗外來入侵DNA的後天免疫系統的一部份,存有先前感染細菌的病毒RNA,就像「通緝照」,若遭同樣病毒再次入侵,便可認出此病毒,進而切斷其遺傳物質並摧毀。

其中切斷病毒DNA的「Cas9蛋白」好比一副剪刀配上了「GPS導航系統」,經由某些RNA當嚮導,找到特定一串DNA並切斷。

時任瑞典優密歐大學(Umea University)分子傳染病醫學副教授的夏彭提耶,與美國加州大學柏克萊分校(University of California, Berkeley)化學及分子暨細胞生物學系教授道納,率先發現有2種RNA負責將Cas9導向目標基因:CRISPR RNA(crRNA)與反式激活crRNA(tracrRNA),並且二者合而為一也能發揮作用。

20160619-唐奬第二屆生技醫藥獎得獎人公布記者會.龔行健.介紹得獎作品(陳明仁攝)
唐奬第2屆生技醫藥獎得獎人公布記者會,中研院士龔行健介紹得獎作品。(陳明仁攝)

張鋒率先研究人體細胞基因編輯 掀起專利爭奪戰

如同影片剪輯般,CRISPR/Cas9不只能殺死病毒,也能用來編輯基因組。另一位得主,年僅34歲的華裔科學家張鋒,率先於哺乳類及「人類細胞」進行基因體編輯,更進一步改良「同時編輯多個基因」、「同源性基因修復」的實驗辦法。

張鋒的獨立改良實驗也掀起了CRISPR/Cas9基因編輯技術的專利爭奪戰。夏彭提耶與道納合作研究的論文於2012年6月發表於《科學》(Science),張鋒則是在2013年1月發表。但2014年4月,美國專利商標局卻將第一個CRISPR專利,發給了張鋒。

張鋒比夏彭提耶團隊晚申請7個月,卻先得到回覆的關鍵原因有二。第一,張鋒使用了加速專利申請方法track one,一般專利申請審核會超過12個月,track one則是6個月內保證給答案,張鋒團隊為此繳了大把鈔票申請track one。

第二,張鋒申請時美國專利商標局使用的還是舊規定「先發明制」(first to invent),並附上2012年初的實驗室筆記,證明比道納更早出現想法。美國之後於2013年改「先發明制」為「先申請制」(first to file),道納所屬的加州大學以此要求專利局撤銷決定,專利訴訟迄今尚未休止。

基因編輯革命 挑戰倫理界線

CRISPR/Cas9雖牽涉龐大經濟利益,但也為新藥開發和疾病治療帶來可能性,例如癌症治療。但也有許多科學家擔心這項技術將被用來改變人類胚胎的基因,引發倫理爭議。台北醫學大學校長閻雲表示,不只對人類醫學,對農業的發展可能更顯重要,剔除掉作物中不好的基因,可能比較能受到認同。

唐獎成立於2012年,每2年1屆,由潤泰創辦人尹衍樑捐助,中央研究院召開由國際專家組成的委員會提名評選,設有「永續發展獎」、「生技醫藥獎」、「漢學獎」及「法治獎」,獲獎者可獲得4千萬獎金及1千萬指定研究推廣經費。頒獎典禮預計在9月25日於台北國父紀念館舉行,由總統蔡英文親自頒發。

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