科學人觀點

CRISPR再扮刺客:療癒Cacao,甜美Cocoa!

以大學研發的知識,解決人類生活的難題,並且跨洋跨國去幫助那些只能眼睜睜望著樹枯果亡卻無可奈何的貧困農民。科技濟世救世的成果,是真不是幻!

撰文/曾志朗

科學人觀點

CRISPR再扮刺客:療癒Cacao,甜美Cocoa!

以大學研發的知識,解決人類生活的難題,並且跨洋跨國去幫助那些只能眼睜睜望著樹枯果亡卻無可奈何的貧困農民。科技濟世救世的成果,是真不是幻!

撰文/曾志朗

(圖片出處:ANDREW FISTER, PENN STATE)


6月中旬,大學的教學都到了尾聲,只剩下期末考。教授們不必再為備課忙碌,有較多的心力可以轉向更深層的研究,尋找新的發現,以便來年再教同一門課時,傳授新的內容,達到教學和研究融合的真諦;另一方面也可以把握難得的教學空檔,讓自己的研究和世界各地學者的研究接軌,共同提升科學知識的品質,應用的層面也才會更加多元,所以跨國學術會議就紛紛利用這段期間舉行,針對某一熱門議題,邀請當下重量級的學者發表最新的發現以及提出新的理論。


所以無怪乎我在6月就接獲兩個國際學術會議行程,而且恰巧都在美國東岸的賓州。第一個會議是行之有年的「高階學習科學」研討會,今年在賓州西部的匹茲堡舉行,由匹茲堡大學、賓州州立大學、卡內基美倫大學和台灣師範大學合辦,主題是「認知、大腦和教育」,邀請四校研究者發表各自的實驗成果,同時也交換各地學者的研究進展,吸引了200多人參加。三天會議下來,主講者都提出了相當精采的研究報告,討論也很熱烈,台師大的研究團隊,無論在口頭主講或學術壁報都有極優秀的表現,是個成功的互相學習的會議。


匹茲堡大學會議後幾天,我又飛往賓州中部的賓州州立大學,去開一個滿特別的學術全球化諮詢會議。這個山谷裡的大學,學術文化相對保守許多,1922年才成立研究所,經過30年的努力,加上醫學院的成立、工科的發展,許多領域的研究走向卓越的行列。去年的世界排名是52,今年又進步到40名以內。兩年前,校方組織了一個全球學術諮詢委員會,從世界各地聘請事業有成的企業家或學術頂尖的學者(其中三分之二是傑出校友),為學校未來發展提供諮詢。兩年來,委員增至20人,並根據區域分成三組,一組是亞洲、澳洲、紐西蘭,一組是中東、非洲、印度,還有一組是歐洲、拉丁美洲、加拿大,負責推動賓州大和這三個地區的頂尖大學的交流與合作。三個分區的召集委員都是該地區大企業的負責人,他們的企業和當地最好的大學都有良好的合作關係,所以很清楚該地區的學術能量為何,也能很快擘畫出賓州大應該發展哪些研究項目才能達到互惠的可能,讓企業願意出資支持,共同設計研究項目,一起培養所需的人才。


這個全球諮詢會議由主管全球事務的副校務總長主持,他是奈及利亞裔的國際知名的石油與天然氣工程專家,擔任多個大石油公司的顧問。一開場他就謙稱自己得益於學術全球化,才能從窮鄉僻壤中獲得出人頭地的機會。接著他為賓州大的全球化訂出幾個面向,充滿了大道至簡的智慧。第一,是把校園開放給全世界的學生,讓他們來(come),以增加校園族群的多樣性。第二是鼓勵在地的學生去(go),前往其他不同特色的大學,體會文化的多元性。第三則是和他校建立夥伴關係(partnership),由教授以研究合作來帶動學生的跨國參與。又因為他出身工程界,特別重視大學必須發展最先進的科學和科技,並培養學生有熱情有能力去解決未來世界越來越嚴重的問題,以成為好的全球公民(global citizen)!


我是亞澳紐地區的成員,對賓州大該如何培養全球公民的視野和有效的行動力,深有同感。我尤其想提醒的是,由東亞到東南亞,進中亞,入東歐,穿過中歐,直達西歐,延伸至英倫三島,再加上歐亞大陸(包括俄羅斯、哈薩克、喬治亞、烏克蘭、非洲東北部)連線上的新興古國,充滿了豐沛的市場前景和能源。中國的「一帶一路」將啟動經濟的重新佈局,網路科技將澈底顛覆傳統的社會價值觀,但不可否認的,這是個充滿機會的地帶,必然在下一個20年扮演全球新興經濟體的重要角色。賓州大的師生如何在這場棋局中,擁有與之一戰的棋力呢?全球化應該是培養學生具洞察未來世界變化的視野,攜帶科學新知,走出賓州山區,幫忙世界各地解決當地的問題!


我剛說完,坐在桌邊的農學院院長突然起身,一面點頭表示贊同,一面拿出隨身碟走向電腦,一副有備而來的樣子。我好奇看著他,視線轉向投影螢幕,畫面上出現了一張令人垂涎的巧克力塊。賓州首府哈立斯堡的最大企業就是舉世聞名的好時(Hershey's)巧克力公司,甚至以工廠為核心,建造同名的學校、旅館、體育館,還有社區中心等,形成好時(Hershey)鎮;賓州大的醫學院和醫學中心就坐落其中。莫非院長為了犒賞委員的辛苦,準備請我們大啖巧克力?


但巧克力畫面退下,取代的是好幾根瘦長歪曲的樹幹,上面掛滿了椰子大小的果實。很有趣的樹幹,但我們一頭霧水。院長解釋,前一張照片的巧克力(cocoa)是由這一張可可(cacao)樹果實裡的可可豆磨成粉加工製造而成。人人愛吃,可可樹因此彌足珍貴,產值更是驚人。的確如此,瑞士出產的阿華田飲品,在麥芽和牛奶的配方裡添加可可粉後,香濃又營養,百年來一直是全球知名的養生食品,而賓州的好時巧克力王國,多年來名列美國前500大企業,營收高達數十億美元。


可可樹的主要產地在南美洲北部大西洋邊的法屬圭亞那、波多黎各、墨西哥的猶加敦半島,以及非洲西岸的農業區,都在熱帶氣候區。每年有20~30%的可可樹會被有毒的真菌侵害,使農家(尤其是很多小農)血本無歸,巧克力的成本也因此增高了。這時候,賓州大農學院的科學家就起了大作用了。他們利用先進的「群聚且有規律間隔的短回文重複序列」(CRISPR)做為基因剪輯工具,根據以往可可樹病因的研究,確定可可樹裡的TcNPR3基因會抑制對病毒的抵抗力,再進一步用Cas9這個號稱刺刀的酵素,非常準確的剔除掉27%的TcNPR3基因拷貝數。實驗結果令人興奮,經過CRISPR/Cas9的剪輯之後,被處理過的得病可可樹的葉子果然生機再現,很有系統的增強植物對病毒的抵抗力!


這個實驗確實很棒,怪不得院長越講越得意。賓州大是美國第一個由農學院升級為綜合大學的學校,由於州政府的稅收主要來自農業,打從1855年設校開始,賓州大就是以科學研究解決當地農業的各種問題為目標,非常強調科研知識的即時應用。這個研究發表後,不但讓學生了解「知識有用」的實質意義,也真正達到以大學研發的知識,解決人類生活的難題,而且是跨洋跨國去幫助那些本來只能眼睜睜望著樹枯果亡卻無可奈何的貧困農民。此外,好時公司和賓州大建教合作的成功案例,也鼓舞了生物科技界的研究者和投資者,因為它證實了CRISPR/Cas9的有效剪輯概念是正確的,而且應用面可能很廣。賓州大進一步要將這個方法直接用在可可樹的小樹苗上,研究植物病毒的科學家都在等待這些樹快快長大,好看看在胚胎期進行的剪輯效用能否貫穿一生的生長。


在生醫界,CRISPR已經是個人人必知的基因工程新技術,被譽為自DNA雙螺旋結構發現後的一大進展。CRISPR/Cas9的三位創造者,前年得到唐獎,《科學人》也有詳盡的介紹。這個世紀的大學教研,絕對離不開AI和CRISPR,而它們的應用也會擴散到生活的所有層面。科學界和科技界因此取得非凡成就,將是指日可待的。


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