2020諾貝爾化學獎:發明改變世界的基因剪刀,2基因編輯教母共享殊榮

2020諾貝爾化學獎:發明改變世界的基因剪刀,2基因編輯教母共享殊榮
2020諾貝爾化學獎得主,美國學者道納(左)與法國學者夏龐蒂耶(右)。|Photo Credit: AP / 達志影像

我們想讓你知道的是

過去,諾貝爾化學獎一共有183名得主,但過去只有5名女性獲得過化學獎。

2020年諾貝爾化學獎今(8)日揭曉,由美國生物化學家道納(Jennifer A. Doudna)和法國微生物學家夏龐蒂耶(Emmanuelle Charpentier)共享此殊榮,兩人因開發基因組編輯方法的貢獻獲獎。

今年諾貝爾獎有兩大變化:一是受疫情影響,原定12月舉行的現場頒獎典禮取消,改為線上舉行;二是獎金比去年增加100萬瑞典克朗,為1000萬瑞典克朗(約台幣3200萬元),夏龐蒂耶與道納將各別獲得一半的獎金。

諾貝爾化學獎一共有183名得主,但過去只有5名女性獲得過化學獎。

化學獎委員會稱,道納和夏龐蒂耶開發了一種名為「CRISPR-Cas9」的基因剪刀,極其精準的改變動植物和微生物的DNA。這項開創性的方法已經為癌症治療有所貢獻,並有潛力能在未來治療其他的遺傳性疾病。

化學獎委員會主席古斯塔夫森(Claes Gustafsson)在一份聲明中表示,這項發明不僅徹底改變了基礎科學,而且還產生了創新的作物,這將引導前所未有的醫學療法。

編輯人體基因,就是修改人體DNA,主要是為根治基因突變引發的疾病,基因編輯近年來在全球的基礎研究與應用上,受到史無前例的關注。

不過每種酵素有自己的特殊結構,只能跟特定的 DNA片段結合,藉此精準切割目標基因,如果研究者想剪開另一段DNA,即使序列只有一點點差異,也要花費兩三個月重新設計、組裝全新的酵素,技術複雜、耗時又花錢。

道納與夏龐蒂耶在2012年發現一個能減少基因編輯工作與時間的方法。他們找到了一種名為「Cas9」的蛋白質,發現該蛋白質與DNA中的核糖核酸(RNA)共同合作,就能像把剪刀一樣切割所有的DNA,若目標基因換了,只要使用不同的核糖核酸、不需要重新設計複雜的酵素,讓編輯基因更有效率。

諾貝爾化學獎
Photo Credit: AP / 達志影像
2020年諾貝爾化學獎頒獎典禮。

2名女科學家是誰?

此次獲獎的道納,為美國加州柏克萊大學化學和分子生物學與細胞生物學的教授,在「CRISPR基因編輯」領域有開拓性的貢獻,有CRISPR基因編輯教母之稱,也曾來過台灣演講。

道納出生於美國華盛頓特區,生長於一個充滿學術氣息的家庭,父親和母親分別在英國文學和東亞歷史擁有博士與碩士學位,並分別都在大學與學院任教,是名符其實的書香門第。因為父親任教工作的關係,在她7歲時舉家遷移到夏威夷,夏威夷島上豐富且獨特的生物型態,引發了童年時期的她對生物學的好奇和興趣,更在她心中埋下了科學研究的小小種子。

道納中學時期,她的父親送她一本諾貝爾生理醫學獎得主、詹姆士華生(James Watson)的著作《雙螺旋:發現DNA結構的故事》( The double helix),道納為這完美對稱的雙股螺旋結構當中的生命奧秘所吸引,進而投身於生物科學研究領域。

有趣的是,道納在大二的那年,在修讀普通化學課程時,她質疑自己從事科學的能力,考慮將專業改為法語,但她的法語老師建議她不要放棄科學。而道納在2011年在一場國際研討會的場合,因緣際會認識了來自法國的夏龐蒂耶,兩人相談甚歡,一拍即合地決定開始合作。

目前任教於德國洪堡大學的夏龐蒂耶,她在2015年成為獨立研究機構馬克斯・普朗克感染生物學研究所的成員和主任。夏龐蒂耶原出生法國,在巴黎南部長大,她的母親從事精神病學工作,她的父親則規劃城市的綠色空間。除了生物學,夏龐蒂耶喜歡藝術、音樂和舞蹈。她彈鋼琴,練習芭蕾舞和現代舞已經有好幾年了,她稱這是一項很好的鍛煉,尤其是在紀律和創造力方面,「藝術對我的科學事業產生了重大影響:你需要嚴謹,但也需要能夠放手。」

對夏龐蒂耶來說,生物學的複雜性,以及與人類的直接關係,成為她最著迷的領域。

CRISPR-Cas9」技術使用起來非常簡單,在世界各地的實驗室中已變得司空見慣,也被廣泛的應用在各領域上。

除了在醫學上,CRISPR-Cas9」給治療遺傳性疾病和其他疾病一個新希望,在農業方面,世界各地的研究人員正運用這項技術,研究如何使農作物對抗病蟲害、並更健康、更有營養。

不過,雖然道納與夏龐蒂耶認為CRISPR-Cas9」的研究應該繼續全速前進,但她們並不認同使用在胚胎上。

道納主張,在科學家、醫生和公眾完全了解這種改變的影響之前,應該停止試圖改變人卵,精子或胚胎中的基因的嘗試,這不僅會影響一個人,更是這個人的所有後代,這是他們與團隊拒絕做的事。

2018年,中國科學家賀建奎就是利用「CRISPR-Cas9」技術,對人類胚胎進行基因編輯,人類史上首次「基因編輯嬰兒」事件引發全球譁然。

道納和夏龐蒂耶獲獎無數,在2015年春天,美國《時代雜誌》將她們共同評為全球100位最具影響力的人物;2016年台灣唐獎「生技醫藥獎」頒給2人與美國華裔科學家張鋒(Feng Zhang),表彰3人對於研發「CRISPR-Cas9」的貢獻。

2020年諾貝爾獎各獎項公布時間:

  • 10月5日:諾貝爾醫學獎(相關報導
  • 10月6日:諾貝爾物理學獎(相關報導
  • 10月7日:諾貝爾化學獎
  • 10月8日:諾貝爾文學獎
  • 10月9日:諾貝爾和平獎
  • 10月12日:諾貝爾經濟學獎

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責任編輯:黃筱歡
核稿編輯:楊士範