親愛的,我把基因變樂高了!

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你知道嗎?看看生醫觀點,你會更了解!
說到石油,一般印象就是從地下深處挖出來的漆黑黏稠液體,非常重要但量有限,總有一天會全部開採完。但是現在透過最新的「合成生物學」技術,已經能夠在實驗室培養特殊的酵母菌做出類似石油的物質,科學家能為各種生物增加新的功能,甚至可以憑空創造新生命!

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隨著對基因的了解和操控技術愈來愈純熟,科學家已經能讓基因標準化和模組化,可讓基因宛如樂高積木一般易於組合和創造新的生理功能。現在一個個基因就像電子元件、研究用的細菌就像電路板;生物學家可以用剪接技術精準的將基因拼裝或修改,也能調控個別基因的表現。

舉例來說,現在最常用的酵母菌在植入不同的基因模組後,就能將甘蔗轉化為類似石油的原料;但目前原料仍需另外加工才能變成生質柴油、去漬油、或美容保養品供使用。科學家終究希望能透過後續調控的方式,讓酵母菌在產生原料後可關掉原料生產基因組,再開啟後製基因組直接生產產品,甚至可設計讓同一種酵母菌在不同調控下生產眾多不同的產品。

合成生物學第一步:乾淨的能源

傳統的合成生物學會在各種不同物種尋找合適的天然基因模組,但新一代合成生物學已經可以直接透過電腦運算創造出新的基因,功能上可以更符合需求!以合成生物學的先驅公司—美國Amyris為例,公司內部已經有平台可將資料庫的各種DNA單元依需求迅速編碼成人工基因,再植入酵母菌製作目標分子,或送入植物提高營養價值、抵禦惡劣氣候、或對抗病蟲害等等。

上述產油酵母菌也來自Amyris公司,而由於這樣的產油過程是運用再生能源 (目前以甘蔗為主,未來希望能納入農作或伐木、造紙等產業的植物性廢棄物作為原料),且不需要傳統石油業的高汙染提煉廠,更可隨時加入不同基因調控產品品項,所以對市場的影響與日俱增,產品種類也不斷增加。至於往後是否能發展出其他化腐朽為神奇的方法呢?相信隨著技術進展,沒有不可能的事。

酵母菌


風險與展望

合成生物學是一門講求創意的科學,但實際操作的難度不高,現在也有很多公司專門提供這方面的便捷服務,舉凡DNA單元、組合/剪接工具、試算平台、已經植入基本基因模組的酵母菌/植物等等,現在都能輕易買到。當然,風險就在於不肖人士也能取得這些知識和技術,在自家廚房設計危害人體或環境的微生物或動植物。

此外,這些技術理論上也能用在改造或強化人類個體,延伸出許多潛在的倫理問題。因此目前極需在這方面的研究和物質交流慎訂規範和把關機制,讓研究得以進行,但同時又能防止濫用。在最佳的情況,合成生物學未來可望媲美現在的電子科技或資訊產業,可不斷推出各種應用性產品改善你我的生活品質,將基因科學發揮到極致。

參考文獻

1.進一步瞭解合成生物學以及相關衝擊:
http://www.theatlantic.com/technology/archive/2014/09/beyond-gmos-the-rise-of-synthetic-biology/380770/
2. 造訪AMYRIS追蹤最新發展動態: https://amyris.com
3. 參觀iGEM競賽各年度獲獎的合成生物學作品: http://igem.org/Main_Page

圖片來源:
http://www.bbsrc.ac.uk/news/industrial-biotechnology/2013/131127-f-more-than-bread-and-beer/

本文授權轉載自 基因線上

 

作者

GeneOnline 基因線上

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