「基因剪刀」改寫生命密碼 法國與美國女科學家首次共享諾貝爾化學獎

沙爾龐蒂耶(左)和杜德纳

2020年諾貝爾化學獎10月7日由2名女科學家平均瓜分,分別是來自法國的沙爾龐蒂耶(Emmanuelle Charpentier)、美國的杜德納(Jennifer A. Doudna),表揚他們研究CRISPR / Cas9基因編輯技術貢獻,令編輯基因更容易,更準確,可用於治療因基因缺陷引發的病症。2人將可分享1000萬瑞典克朗(約870萬港元)。諾貝爾獎委員會形容,2名得獎者的研究可重寫生命編碼(rewriting the code of life),對治療癌症、基因缺陷的疾病都有貢獻,在多方面都為人類帶來了最大利益,影響深遠。

沙爾龐蒂耶的研究化膿性鏈球菌(Streptococcus pyogenes),俗稱A群鏈球菌,對人類造成最大傷害的細菌之一。她在病菌中發現一個以前未知的分子tracrRNA,並將這個細菌古老的免疫系統部分,應用在CRISPR / Cas基因編輯技術上,成為可以精確修改DNA的「基因剪刀」。

沙爾龐蒂耶這項研究在2011年發表,同年她與另一位得獎科學家、主力研究RNA的生物化學家道德納展開合作。至2012年,二人發現CRISPR/Cas9「基因剪刀」。技術為多個範疇都有貢獻,例如植物研究人員可研發抗黴菌、蟲害和乾旱的農作物;在醫學上亦用作治療癌症,目前正進行臨床試驗,可望治療更多遺傳病。

以往僅5位女性獲頒諾貝爾化學獎,今年再添兩位,亦是首次有諾貝爾科學獎的得主由女科學家包辦。大會公布結果時,沙爾龐蒂耶在電話訪問中表示感謝,並鼓勵其他有志在科學領域發展的女性不要放棄。

什麼是因編輯技術?

CRISPR 基因編輯技術全寫是「常間回文重複序列叢集」(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats),是細菌的免疫系統機制;Cas9是一種細菌的蛋白酶,在技術中擔任「剪刀」的角色。

原理

研究人員在用「基因剪刀」編輯基因時,會先打造一條引導RNA,用作展開待修剪的DNA選段,以及助「基因剪刀」辨認需修剪的部分。

「基因剪刀」的蛋白酶Cas9與RNA形成複合物,根據RNA的資料,將「剪刀」帶到需要修剪的DNA段。蛋白酶Cas9剪出有問題的DNA選段,在貼上正確的DNA選片,便能成功修改基因。

起源

1987 年,科學家在大腸桿菌中發現一段不斷重複的DNA序列,是細菌的免疫系統機制,用作辨識、摧毀病毒的 DNA,科學家稱之為 CRISPR(clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats)。

當病毒入侵細菌時會注入自己的DNA,複製新病毒。細菌的免疫系統會記下病毒的DNA序列。當同款病毒再次來犯,細菌便能憑CRISPR快速認出病毒,進行反擊,提高存活率。

沙爾龐蒂耶於1968年出生於法國奧爾日河畔瑞維西,是德國柏林馬克思·普朗克病原學研究室主任。

杜德納於1964年出生於美國華盛頓特區,是美國加州大學伯克利分校教授,霍華德·休斯醫學研究所研究員。■
 

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