基因編輯，顧名思義，讓科學家能對生物的 DNA 做出精準的修改。這就像擁有一把針對生命藍圖的分子編輯工具！目前有數種不同的基因編輯技術，各有其優勢與限制。以下介紹幾種最常見的技術：
- 鋅指核酸酶（Zinc Finger Nucleases, ZFNs）：想像一把能在特定位置切開 DNA 的微型剪刀，ZFNs 正是這樣的工具。它由名為「鋅指」（zinc fingers）的蛋白質組成，能結合特定的 DNA 序列。當兩個 ZFNs 分別結合到目標位點時，會把一種稱為核酸酶（nuclease）的 DNA 切割酵素帶到定位，在該處切開 DNA。這道切口讓科學家得以修改 DNA 序列。
- 類轉錄活化因子核酸酶（TALENs）：與 ZFNs 類似，TALENs 同樣像分子剪刀，但使用不同類型的蛋白質來辨識 DNA。TALENs 以細菌中發現、擅長鎖定特定 DNA 序列的蛋白質為基礎。和 ZFNs 一樣，TALENs 也是成對運作，各自結合到特定的 DNA 序列，共同在 DNA 上製造出雙股斷裂。
- 常間回文重複序列叢集（CRISPR）-Cas9：CRISPR-Cas9 是最出名、也最全能的基因編輯技術，常被形容為基因組編輯的「瑞士刀」。它源自細菌天然的防禦系統，科學家已能運用這套系統，在幾乎任何生物體內精準鎖定並切開 DNA。CRISPR 使用一段引導 RNA（guide RNA, gRNA）分子，像 GPS 系統一樣把強力的 DNA 切割蛋白 Cas9 酵素導引到特定的 DNA 序列。當 Cas9 抵達目標位置後，便會切開 DNA，讓後續的修改得以進行。
來比較這幾種技術
| 技術 | 運作方式 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|---|
| ZFNs | 利用鋅指蛋白結合特定 DNA 序列，並把核酸酶帶到定位切開 DNA。 | 相對精準，適用於多種生物。 | 設計上可能複雜且昂貴。 |
| TALENs | 利用 TAL 效應蛋白辨識特定 DNA 序列，並把核酸酶帶到定位切開 DNA。 | 比 ZFNs 更靈活、設計更容易。 | 仍然相對昂貴且複雜。 |
| CRISPR-Cas9 | 使用引導 RNA（gRNA）把 Cas9 酵素導引到特定 DNA 序列，並在該處切開 DNA。 | 效率高、用途廣、相對便宜且容易上手。 | 可能出現脫靶效應，也就是在非預期的位置切開 DNA。 |
不同的基因編輯技術
參考資料
- Applications of genome editing technology in the targeted therapy of human diseases: mechanisms, advances and prospects（基因組編輯技術在人類疾病標靶治療的應用：機制、進展與展望）
- Genome editing techniques（基因組編輯技術）
- Genome-Editing Technologies: Principles and Applications（基因組編輯技術：原理與應用）
延伸閱讀
- 科學家如何運用基因編輯來研究疾病？
- 基因編輯涉及哪些倫理考量？
- 基因編輯在農業上有哪些潛在應用？
- 基因編輯和基因工程之間有什麼差別？
- 基因編輯有可能被用來創造新物種，或改造人類生殖細胞系嗎？