快樂讀唐詩(電子書)

DNA元件，組裝未來生命


把各種特殊的DNA當成元件，可以製造許多生物性的標準裝置，讓科學家可以組裝出能執行特殊功能的生物。

撰文╱生物製程團隊（The Bio Fab Group）

翻譯／涂可欣



雖然「基因工程」一詞已經使用了至少30年，DNA重組也成為現代研究中主要的技術，但大部份生技專家的研究，還是很少和工程學有交集。原因之一是我們目前製造生物「零件」的工具，還尚未達到標準化的程度，應用性也不能和其他工程領域並駕齊驅；再者，雖然生物學會受到科技的影響，但其研究方法和觀念仍與工程學有差距。


舉例來說，電機工程的蓬勃發展始於1957年。當年霍爾尼（Jean Hoerni）在現今所稱的矽谷中，為快捷半導體（Fairchild）這家小公司工作。他開發出平面製程技術。這套系統利用光罩為模版，以金屬和化合物在矽晶片上蒸鍍和蝕刻，讓工程師能夠生產清潔又均一的積體電路，並能透過改變光罩樣本而變化出多樣的電路種類。沒多久，工程師就能利用他人設計的簡單電路，加以合併重組，製造出更複雜的電路設計，增加應用的範圍。


在平面製程技術出現之前，電子電路的標準製程是將電晶體電路一個個焊接起來，由於這個步驟純靠手工，成品良莠不齊，是剛起步電子業的一大瓶頸。而在平面製程技術研發之後，其製程就不斷改良，進步速度恰好符合著名的摩爾定律。


半導體晶片的設計和製程，結合了科技和方法學，是工程學史上最成功的例子，可做為生物系統製程等新興科技師法的典範。


今日的基因工程學家就像當年電子業者一樣，用手工連接系統中的每一個線路。我們的同事，美國麻省理工學院人工智慧實驗室的奈特（Tom Knight）一語道破了基因工程的困境：「由於缺乏標準化的DNA序列組合技術，使得每一次DNA組合反應既是解決研究題材的工具，本身也是一項實驗。」


生物工程使用的方法和零件如果能夠標準化，就能建立相容組件的設計庫，並將系統製程外包。觀念與製造分開後，生物工程學家才有餘力去構思更複雜的裝置，利用更有效的工具（像是電腦輔助設計）來控制系統的複雜度。為了達成這個目標，我們研究團隊的成員開始找尋並發展可做為「生物製程」基礎的配備和技術。我們也想要促成一個社群，能夠採用最好的工程學原理和做法，來發展生物科技。