生命科學

基因改造生物自毀系統

科學家已經發展出基因保護機制,可以預防商業間諜與環境污染。

撰文/阿巴西(Jennifer Abbasi)
2016-01

生命科學

基因改造生物自毀系統

科學家已經發展出基因保護機制,可以預防商業間諜與環境污染。

撰文/阿巴西(Jennifer Abbasi)
2016-01


無以計數的基因改造大腸桿菌在世界各地的培養槽中繁殖,可以製造出各種有用的化合物,從胰島素、塑膠聚合物到食品添加物。當這些基因改造生物完成任務後,通常經過殺菌再當成廢棄物丟棄或製作成肥料。


目前這種做法對環境的風險很小,因為經過基因改造的大腸桿菌比其他同類脆弱,無法在實驗室外長期生存。但研究人員仍在研發的其他基因改造細菌,可能會不受控制而造成危害:如果生命力較強的基因改造細菌意外被釋放至環境中,是否會破壞生態系統的平衡呢?或是基因改造細菌透過平行基因轉移,把改造後的特性(例如抗藥性)轉給自然環境中的其他細菌呢?抑或是商業競爭對手竊取專利細菌,以取得DNA內的機密呢?有些科學家正為這些意外狀況設計保護機制。


美國加州大學舊金山分校的生物工程師卡連朵(Brian Caliando)從2009年開始進行研究:如何在基因改造生物逃脫或遭竊取時摧毀其DNA。最近他讀到關於CRISPR的研究,這種新發現的細菌防禦手段,能切斷並摧毀入侵病毒的DNA(參見2015年1月號〈基因剪輯魔術師CRISPR〉)。卡連朵想到,或許能利用CRISPR製作基因改造細菌的自毀系統。


現任教於麻省理工學院(MIT)的副教授沃伊特(Cristopher Voigt)指導卡連朵以CRISPR為基礎來研發「DNAi」:能使細菌自行切斷改造後的DNA。卡連朵利用一種能自我複製、稱為質體(plasmid)的微小DNA環,用於製造自毀系統所需的RNA與酵素。接著他把這些質體植入基因改造過的大腸桿菌中,質體會大量複製並感染細菌。只要加入阿拉伯糖便能啟動自毀系統,DNAi會開始切斷基因改造的DNA。


卡連朵在2015年5月的《自然.通訊》發表相關成果。儘管這只是概念驗證,但相同的原理也能應用在不同生物或情況下,例如利用DNAi防止基因改造作物與鄰近作物之間的異花授粉。