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尖端突破 國研院開發基改大鼠

李昀澔 2014/01/14 18:15 點閱 2643 次
國研院突破全球20年研究瓶頸,成功研發改造大鼠基因技術。「高血脂基改大鼠」的全血及血清檢體,都清楚展示大量脂肪造成的白濁現象。(photo by李昀澔/台灣醒報)
國研院突破全球20年研究瓶頸,成功研發改造大鼠基因技術。「高血脂基改大鼠」的全血及血清檢體,都清楚展示大量脂肪造成的白濁現象。(photo by李昀澔/台灣醒報)

【台灣醒報記者李昀澔台北報導】國家實驗研究院突破大鼠基因改造技術瓶頸,為國內藥物研發帶來新契機。全球10大藥物中,包括降血脂、制胃酸、自體免疫疾病等藥物,都源自基改動物研究,但宥於技術,多以小鼠為實驗動物,無法利用更具研究價值的大鼠。國研院結合「基因飛鏢」及「大鼠胚顯微注射」等兩項尖端科技,成功研發基改大鼠,可望自今年起提供學界及藥物研發使用。

【藥物研發靠基改】
由於包括癌症在內的許多疾病都是基因突變導致,近年藥物研發主流偏向針對基因作用的「小分子」藥物,為研究基因,勢必使用基改動物,例如「剔除」某基因,使該基因負責的生理功能「當機」,以測試藥物是否能夠「扭轉」基因缺陷衍生的症狀。

新藥研發多從尋找藥物作用目標開始,經過動物測試及人類臨床試驗,最後通過政府審查才能上市,但前2個步驟動輒耗時超過10年,國內生技業者多難以負擔,且光是為了開發「試藥鼠」,至少就需要2至3年,幾乎等於碩士修業年限,導致學界只能沿用過去已完成配種的基改小鼠而無力自行研發。

【細菌酵素起大用】
國研院在2013年繼美、中團隊後,成功開發「CRISPR/Cas基因飛鏢技術」,大幅縮短動物基改時程。CRISPR/Cas係細菌抵抗病毒感染的一種酵素,可「辨認」並「切斷」入侵的病毒去氧核醣核酸(DNA),一旦病毒DNA被CRISPR/Cas破壞,細菌就能繼續存活。研究人員將CRISPR/Cas及「目標基因」的序列注入實驗鼠受孕0.5天的受精卵,以剔除目標基因,完成基改目的。

「CRISPR/Cas就像殺手,目標基因序列則是照片。」國研院動物中心副主任王繼廣解釋,CRISPR/Cas會依循「照片」執行任務,切除實驗鼠受精卵上的目標基因,而該受精卵最後則發育成基改實驗鼠。國研院動物中心博士蔡世傑指出,CRISPR/Cas基因飛鏢技術可在6周至3個月內完成,比傳統基改需要2至3年快上許多,更重要的是成功率從0.3%提升至56%,相對大幅提升研究效率。

【基改大鼠問世】
除CRISPR/Cas技術外,國研院也克服過去只能以小鼠作為基改動物的研究瓶頸。儘管大鼠各種生理結構及功能都更接近人類,體積也相對增加實驗操作彈性,但基改大鼠難產的原因,在於無法取得傳統基改所需的「胚胎幹細胞」;CRISPR/Cas技術能以受精卵取代胚胎幹細胞,但大鼠排卵量少,受精卵又脆弱,要將CRISPR/Cas注入大鼠受精卵技術門檻極高,全球僅有不到10個團隊能執行。

國研院在2年前開發出「大鼠胚顯微注射技術」,結合CRISPR/Cas技術後,成功改造大鼠受精卵基因,自2013年至今已開發出一種「高血脂基改大鼠」,可望供降血脂及治療「動脈粥狀硬化」等心血管疾病藥物的研發使用。蔡世傑透露,研究團隊最近又開發出一種「糖尿病及肥胖症大鼠」,預計在2014年中就會開始提供基改大鼠讓學界及業界使用。

國研院長羅清華強調,基改大鼠意謂著基改技術的革新,讓藥物研發更「精準」,可望減少實驗動物用量4分之1至3分之1,對動物權益也是一大福音。



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