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當科技發展跑在世界前面,科學家該做什麼?基因編輯技術 CRISPR 共同發明人——珍妮佛.道納專訪

旻諭_96
・2018/12/22 ・2581字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 571 ・九年級

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上個月底,來自中國南方科技大學副教授賀建奎,因宣稱利用 CRISPR/Cas9 基因編輯技術,使得一對雙胞胎寶寶天生免疫愛滋病,掀起巨大倫理與醫學爭議。

什麼是 CRISPR/Cas9 ?

CRISPR/Cas9 基因編輯技術就像是一把多功能的分子剪刀,可以用來修正基因組成,治療遺傳性疾病。如果把生物體的基因想像成一本書,CRISPR/Cas9 技術出現讓編輯基因就像是編輯文章中某個段落的幾個字一樣容易。(延伸閱讀:編輯基因的超級瑞士刀:CRISPR 技術──《基因編輯大革命》操控基因的工具就在手邊:CRISPR基因編輯工具將帶來怎樣的未來?──《基因編輯大革命》

CRISPR/Cas9 基因編輯技術就像是一把多功能的分子剪刀,可以用來修正基因組成,治療遺傳性疾病。
圖/flickr

由於 CRISPR/Cas9 技術門檻比過往的基因編輯技術低了許多,在 2012 年美國生物化學家珍妮佛.道納 (Jennifer A. Doudna) 和法國微生物學家伊曼紐夏彭提耶 (Emmanuelle Charpentier) 共同合作的研究論文發表之後,學術圈捲起一股 CRISPR 研究風潮,相關研究論文在數年內快速飆升。2013 年初這項技術就已經能夠被用在超過十種以上的基因,也促成這次中國基因編輯寶寶誕生爭議。

當 CRISPR/Cas9 技術發展速度快到政府來不及制定相關法規來因應,或甚至根本來不及知道有它存在,此時科學界該如何應對?

泛科學在今年十月初非常榮幸能採訪到 CRISPR/Cas9 基因編輯技術的共同發明人:珍妮佛.道納 (Jennifer A. Doudna),和我們面對面一起討論,在 CRISPR/Cas9 技術發展如此快速之時,身為科學家是如何突破同溫層,引領不同背景的專家一同討論基因編輯的未來?是什麼原因促使道納持續向大眾解釋自己的研究?為因應科技發展迅速的時代,她又給台灣的科學界什麼建議呢?

如何突破同溫層:從公眾演講開始練功

轉譯專有名詞,對科學家是個大挑戰

科學家平常接觸的對象都是相同領域的教授、研究生,也已經習慣以專業術語介紹自己的研究成果。當科學家開始和不同領域的人對話,往往會需要花很多時間思考如何轉化專有名詞,道納說:「我猜想很多科學家想專注在自己的研究上,不太想解釋自己到底在研究甚麼,也不太接觸跟自身研究相關的倫理與社會問題。」

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道納坦言自己原先也抱持相同想法,但她發現她有責任必須站出來向大眾解釋自己的研究。

那該如何跨出這一步呢?

換位思考,想像自己是圈外人

道納從 2015 年開始,一邊在柏克萊持續運作自己的實驗室,一邊到世界各地舉行公共演講、寫科普書。她說:「我會去想像,如果我完全不知道這些專業術語,我該怎麼去理解這項新技術?」從這個過程中,道納透過不停地修改解釋方式,及不斷思考有哪些新的比喻可以用,漸漸抓到解釋研究成果的訣竅。「慢慢的我也開始瞭解大眾對什麼感興趣,也越來越擅長跟非生物學家討論我的研究,對我而言這變成一個很有趣的挑戰!」

道納透過不停地修改解釋方式,及不斷思考有哪些新的比喻可以用,於是她漸漸抓到解釋研究成果的訣竅,也開始瞭解大眾對什麼感興趣及越來越擅長跟非生物學家討論她的研究。
圖/pixabay

患者家屬的回饋與感謝,是支持道納做研究的強大力量

對科學家而言,和不同領域的學者說明自己的研究內容無非是個大挑戰,對道納而言也是。既然如此,是什麼原因讓她堅持繼續完成這項艱鉅任務?

道納分享她多年前在瑞士一場討論「未來的人性」的論壇中遇到一位歷史學家,在論壇中分享「我們如何從過去的歷史來了解未來的人性」。會後這位歷史學家把道納拉到一旁,滿懷感激的跟她說:「你做的事情真的很重要,我的姊妹患有遺傳性的自發性突變,造成嚴重的神經失調,她經歷非常非常多的痛苦,連帶著家人也都受影響。」她越說越哽咽。她繼續說:「如果未來真的有可能可以利用基因編輯技術來修正基因,勢必非常多人能因此受惠。」

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道納開始她的 CRISPR 研究之後,曾收到世界各地許多來信,說著不同家庭曾因為遺傳性疾病遭受許多痛苦,而這次是道納第一次親自從患者家屬聽到這樣的回饋跟感謝。如此真實的案例就發生在眼前,讓道納既震撼,也大受感動。

道納開始她的 CRISPR 研究之後,在瑞士一場論壇中遇到一位歷史學者是遺傳性自發性突變的患者家屬,這位歷史學者對她的研究表達的回饋跟感謝,讓她既震撼也大受感動。
攝/ TW

當她回到實驗室裡繼續她的研究生活,時不時就會想起這些病患家屬對她的感謝,這些回饋讓她更確信 CRISPR 的研究到底有多重要。「病人在等,沒有時間可以浪費,我們必須趕緊加快研究腳步,讓 CRISPR 技術越趨精準、有效跟安全。」

給科學界的建議:鼓勵投身生科基礎研究、培養知識轉譯能力

走出同溫層泡泡:從學生時期開始練習

從道納分享自己和大眾溝通的經驗,我們知道科學家向各領域的人解釋科學研究,不僅是為了善盡社會責任;同時科學家在溝通的過程中也能獲得更強大的研究能量。道納非常鼓勵台灣的科學家走出實驗室與大眾對話,她特別提到:

「如果科學家想練習向其他專業領域的人介紹自己的研究,或許從學生時期就可以開始練習,比如透過社群媒體試著向身邊的同學、親友解釋自己的研究。」

若能從學生時期就培養這個習慣,知識轉譯的能力可以持續整個學術生涯,也可以形塑校園中討論科學的風氣和文化!

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道納非常鼓勵台灣的科學家走出實驗室與大眾對話。
攝/ TW

讀生科,一生科科?現在正是投身生科基礎研究好時機

除了鼓勵科學家和準科學家培養知識轉譯的能力,道納也鼓勵尚未確定未來方向的學生投入生科領域。她提到:「現在的生命科學領域的前景很看好,有越來越多優秀的新技術被研發出來,是投入生命科學領域的好時機。」

另外道納也聊到,CRISPR/Cas9 基因體編輯技術能夠如此快速地被應用,是因為基礎研究很紮實。這說明了基礎研究需要更多人的支持,紮實的打底之後才會有更多機會轉向應用端,形成更完備的新技術。

因此道納想對生科領域的莘莘學子說:「如果你正在思考未來的研究方向,不一定要選擇可以明顯看見應用層面的研究主題,基礎研究也是非常值得投入心力的領域。」

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旻諭_96
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大學主修生科,研所跳槽科學教育,目前正努力想要聰明又科學的活著。

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肺癌不只是抽菸惹禍!PM2.5、油煙、腸道菌失衡全都中,TW01 益生菌提升肺部保護力!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/05/07 ・2808字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文與 江欣樺營養師 合作,泛科學企劃執行。

肺癌連四冠 成為台灣十大癌症之首的背後原因

根據衛福部國民健康署於 2024 年 12 月公布的最新數據,肺癌已穩居台灣十大癌症榜首。這不只是發生人數最高,更同時擁有死亡率最高、晚期發現比例最高、醫療費用最高等三項不名譽的紀錄,可說是名副其實的「癌症四冠王」。

肺癌不只是台灣十大癌症榜首,更同時是發生人數最高、死亡率最高、晚期發現比例最高、醫療費用最高的疾病。圖 / unsplash

肺癌新確診人數在過去十年中持續上升,尤其在 2022 年 7 月政府推動肺癌篩檢政策後,越來越多過去未被發現的病例被篩檢出來。這項針對高風險族群的篩檢措施,有助於提高早期發現的比例,但也凸顯出台灣肺癌潛藏病例數量之大。

過去,大腸直腸癌曾長期穩居癌症發生率第一位,如今退居第二位,仍值得高度關注。不過,肺癌的快速上升與普及化趨勢,則反映出不僅吸菸者受影響,越來越多不吸菸卻罹患肺癌的人也在增加,使得肺癌防治策略面臨新的挑戰。

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基因變異遇上空污 PM2.5:台灣肺癌高發生率的雙重危機

在肺癌逐年升溫的背後,科學家持續探究其背後的成因。其中,一篇刊登於《Cell》2020 年 7 月號的研究引起了國際關注。這項研究由中央研究院團隊主導,聯合臺灣大學、臺北醫學大學及臺中榮總等單位共同完成,發現一種名為「APOBEC 變異」的基因特徵,可能與臺灣女性罹患肺癌發生率偏高有關。該變異會影響細胞內 DNA 的穩定性,使其更容易累積損傷並進一步發展為癌症,這項研究也讓人們開始重新思考肺癌與遺傳體質之間的關聯性。

除了基因之外,環境因素依然是不可忽視的關鍵。2023 年 4 月《Nature》的一篇封面故事則指出,空氣污染對肺癌的影響,可能不是直接造成新的 DNA 突變,而是透過誘發「慢性發炎」的機制,促使原本已帶有變異的細胞被「喚醒」並增殖形成腫瘤。這如同將原本處於沉睡狀態的壞細胞,因長期的空氣污染刺激而被激活。

由此可見,預防癌症的策略或許不應僅著重於防止癌細胞的「產生」,更重要的是避免讓它們「活化」。這也代表預防策略的重點,正從過去單純的「避免基因突變」,轉向同時「減少發炎反應」。而導致這些發炎與突變的因素,其實仍然是我們熟悉的環境污染源,例如 PM2.5、香菸二手煙、油煙與室內空氣品質等。

值得注意的是,這種風險機制並不只侷限於肺癌。大腸直腸癌的發生同樣與基因變異及環境因子的交互作用密切相關,顯示癌症成因不再是單一來源,而是多層次、需整合多面向來防範的健康議題。

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遠離肺部發炎:從廚房油煙到腸道保健的肺癌預防關鍵

在空氣品質頻頻亮紅燈的臺灣,要保護肺部健康,關鍵就在於避開引發發炎反應的因子。國民健康署明確指出,「吸菸」仍是肺癌最主要的危險因子,佔所有患者的七至八成。然而,非吸菸者也絕不能掉以輕心,二手菸、交通廢氣、PM2.5 等空氣污染物,同樣是導致肺部慢性發炎的重要元凶。

肺癌元凶不只有吸菸,空污也是一大原因。圖 / unsplash

此外,有一項常被忽略卻與肺癌風險高度相關的危險因子,來自我們每天的廚房——烹飪油煙。國民健康署指出,臺灣女性長期暴露於烹飪油煙中,罹患肺癌的風險不容忽視,尤其是在長時間未使用抽油煙機的情況下。國民健康署指出,未使用抽油煙機的非吸菸女性,其肺癌風險竟比有使用者高出約8.3倍。這項數據提醒我們,日常看似平常的行為,可能正是健康風險的關鍵所在。

除了遠離風險因子,江欣樺營養師也提出,從「腸道」著手是提升免疫力、降低全身發炎反應的新方向。維持腸道健康不僅能調節整體免疫系統,更與肺部的發炎反應息息相關。以益生菌株 TW01 為例,研究指出它能有效抵達腸道內的免疫關鍵區域——貝爾斑(Peyer’s patch),調節 T 細胞中 TH1 與 TH2 的平衡,有助於緩解過度的免疫反應或過敏現象。

此外,TW01 菌株也能促進B細胞分泌 IgA 免疫球蛋白,強化腸道黏膜層的保護力,減少「腸漏」的發生,進而間接保護其他器官免受炎症的侵擾。更令人關注的是,該菌株亦在研究中展現抑制大腸癌細胞的潛力,對於目前台灣排名第二的大腸直腸癌,可能提供另一層預防上的助力。

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國民健康署指出,未使用抽油煙機的非吸菸女性,其肺癌風險竟比有使用者高出約8.3倍。圖 / shutterstock

TW01 益生菌對抗肺癌:從腸-肺軸線降低空污引發的肺損傷

腸道與肺部之間存在一條重要的生理連結,稱為「腸-肺軸線」。今年初發表於《Nutrients》期刊的一項臺灣研究指出,TW01 益生菌能透過腸-肺軸線機制,從腸道出發,間接守護我們的肺部健康。研究結果顯示,TW01 益生菌有三大關鍵作用:首先,有助於減輕空污 PM2.5 所造成的肺損傷;其次,可降低肺部發炎物質(如 TNF-α、IL-6、IL-10 等);第三,降低肺纖維化,主要透過調節 TGF-β1/Smad 信號傳導來達成。

其實,腸道與其他器官之間也存在類似的「軸線」關係,例如腸-腦軸線影響情緒與睡眠,腸-皮膚軸線與皮膚狀況密切相關。這些軸線代表著腸道菌叢的健康與代謝活動,很容易影響到其他器官。反過來,器官之間的影響同樣是雙向的——空污中的 PM2.5 不只損害肺部,也會擾亂腸道菌相,甚至引發「腸漏症」,讓體內毒素再次回到肺部,進一步惡化發炎反應。

預防肺癌、對抗 PM2.5,從 TW01 益生菌構築更健康的防線

面對癌症這個複雜的敵人,我們或許無法改變基因,但我們可以從每天的選擇中,建立更堅固的健康防線。越來越多研究顯示,身體各個器官並非獨立運作,而是彼此緊密串聯——肺與腸的關聯,正是一個明顯的例子。從腸道微生物的平衡,到肺部的免疫狀態,生活中的每一項小習慣,其實都可能悄悄影響著我們罹癌的風險。

空氣品質意識、健康飲食內容、規律運動習慣、定期健康檢查,這些看似平凡的日常行為,正是最切實且有效的預防行動。特別在台灣,肺癌與大腸癌長期高居發生率前兩名,更提醒我們——預防不能等到症狀出現才開始,而應該從日常做起。

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2024 臺灣科普環島列車啟程 催生科學傳播新力量
PanSci_96
・2024/10/21 ・915字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「2024 臺灣科普環島列車」今(21)日自臺北火車站啟程,沿著西部幹線南下,將於 10 月 21 日至 26 日搭載全臺 202 所國小學生,展開 6 天的科普環島之旅。前副總統陳建仁、國科會主委吳誠文、數位發展部部長黃彥男、交通部臺灣鐵路公司副總經理賴興隆,美、荷、法、德、英國等駐臺代表、9 家車廂參與單位代表及師生們均蒞臨開幕式。

高中生成為科學傳播新力量 助力全臺科普教育

吳主委表示,自 2016 年以來,已連續 9 年舉辦科普環島列車活動,持續推動科學教育。今年活動規模擴大,火車將在 6 天內行經 17 個縣市、32 個站點,提供超過 300 項科學實驗,讓全臺學童能從小接觸科學。

更值得一提的是,近年來國科會積極邀請全臺高中學生,透過科學培訓後上車擔任「車廂關主」,帶領國小學童玩科普;高中生們由「知識接收者」轉為「科學傳播者」的角色,不僅加深其擔任小老師的使命感,也提升科學傳播、知識轉譯及組織規劃能力。

今年有 391 位來自全臺 18 所高中的學生參與培訓,其中 162 位為女學生,突破科技領域的性別刻板印象,展現女性在科學界的力量。這些科普小老師們將於 10 月 21 日至 26 日帶著全臺各縣市、鄉鎮國小學童學習更多有趣的科學實驗,為科普教育展開多面向的正循環。

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2024 年的科普環島列車很不一樣! 全民一起上列車、長知識

「2024 年臺灣科普環島列車」停靠站點及時刻表

今年臺灣科普環島列車首度開放全民上車體驗,活動開放報名迅速額滿,共有360位民眾參加,8節車廂搭載不同科技主題的特色實驗,包含今年最發燒的 AI 人工智慧、半導體、衛星通訊、以及與我們生活息息相關的隔震減震知識,都設計在車廂的科學實驗活動中,讓參與活動的學生、民眾能獲得最新最熱的科技知識。各車廂活動由台灣默克集團、友達永續基金會、瑞健醫療、ASM 台灣先藝科技、國家地震工程研究中心、數位發展部、緯創資通、聯華電子科技文教基金會和上銀科技等單位規劃設計。

國科會特別感謝各參與單位的支持與合作,讓此次活動更豐富多元。科普列車活動期間,在全國各地火車站及周邊地區也同時舉辦科學市集,歡迎各地民眾經過火車站時不要錯過難得的科學體驗機會!

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量子科技即將走入生活?最有趣的科學知識傳播 QuBear 量子熊,來了!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/07/10 ・676字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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不知從什麼時候,「量子」取代了磁場、奈米,成了時興的名詞。特別是把量子與資訊兜在一起,無論是在科學或是科技上,都深具潛力。或許有一天,我們將打開以量子位元建構的量子電腦,透過量子演算法進行各種計算,並把資訊用量子傳輸的方式傳遞出去。

這樣的日子可能真的不遠了。

為了因應量子科技時代的來臨,行政院在 2022 年 3 月宣布成立「量子國家隊」,由 17 個產學研團隊組成,包含了通用量子電腦硬體技術、光量子技術、量子軟體技術與應用開發這三大領域。

「量子熊 QuBear」身為量子國家隊的推廣擔當,針對年輕世代學子,激發量子科學與科技的興趣與瞭解,將全力推動 Quantum PAY,以三大多元管道「Podcast、 Article、YouTube」進行知識傳播,內容類型含括播客、文章跟影音短片。量子熊 QuBear 除了打造線上平台,更製作多個 quantum PAY 學習模組,努力朝著建立量子熊的微學習平台,以及建構長遠的科學知識傳播生態圈的目標前進。

最後,你或許會好奇,量子熊的名字是怎麼來的?

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量子電腦的核心技術是量子位元 (qubit)。英文發音快一點,就跟 QuBear 有點相似,於是就裝個可愛,叫做量子熊啦!

記得看到量子熊時,幫忙按讚、訂閱,還有~開啟小鈴鐺~https://www.youtube.com/channel/UCkWM3vYaCd_VoPHQ1hrUdzA

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