第6期　基因工程專題 基因體研究對社會的衝擊 常蘭陽 　　科學之衍生源起於人類探索自然之神奇奧妙。從一粒蘋果秋落，二種物質組成，三角關係對比，到四肢調和運作。物理、化學、數學及生物等四種學門漸次成形。當科學從基礎延伸至應用時，種種新技術也蛻變為生產工具。新產品造就了新社會。 　　事實上，人類現代文明即是工業產品的代名詞。就在讚頌洗禮尚未完全消聲之際，我們眼前展現了變色的山川綠野，純淨不再的空氣和重重污染的資源。曾幾何時，文明進步從一代人的生活享受變成下一代人的慘痛包袱？文明後遺症是社會另一種殘酷現實。更可怕的是，“現代文明”已搭上一班無法回頭的列車，穿越國際，漫無目的向前奔馳。何處是文明的終點？ 　　近十年間生命科學研究邁進了革命性的新紀元。國際間如火如荼推展的基因體研究（Genomic Research）正是主導這個轉變之原動力。如同過往其它科學領域之研究，整個社會即將面臨生物醫學知識帶給人類前所未有的衝擊。每一位生命科學研究者勢必分擔「社會責任」（Social Responibility），參與公眾論壇共同建設未來。未來必須從歷bility），參與公眾論壇共同建設未來。未來必須從歷史軌跡中追尋新方向。 　　基因體研究之現況 　　基因體（Genome）乃所有基因整體之總稱。在真核細胞生物裡，這些基因分布於染色體上。人類細胞核內共有二十三對染色體（一組來自父系，一組來自母系）及近乎十萬個基因。由去氧核醣核甘酸（DNA）組成的基因就是世代交替最基本的遺傳物質。一組單套染色體約有三十億對DNA。生命從生到死的過程即經由基因轉製的蛋白質調控。 　　國際「人類基因體計劃」（Human Genome Project）之最終目的在於解讀基因體核甘酸序列，並鑑別所有人類基因之功能。這項耗資美金三十億的大型計劃從一九九○年正式開始，預定以十五年時間完成。計劃之研究與進展簡述於下。 　　一、繪製染色體圖譜 基因體計劃首須繪製每一號染色體之遺傳及實距圖譜。遺傳圖譜（Genetic Map）之製作乃根據遺傳物質在染色體間重組交換之原理。細胞在進行減數分裂（Meiosis）過程中，剛完成複製的同號染色體間能經由重組步驟相互交換長短不定的DNA片段。遍佈於染色體上的多型性遺傳標竿（Polymorphic Genetic Marker）已廣被用於鑑別兩人間之遺傳差異性（同卵雙胞胎除外）。距離愈近的遺傳標竿其重組機率愈小。反之，同號染色體上間距愈遠的二個標竿則有較高的重組機率。一般說來，兩個遺傳標竿距百分之一（1cm）重組交換機率的間隔約為一百萬對核甘酸（1Mbp）。例如染色體平均長度為一億三千萬對DNA(130Mbp），遺傳圖譜上必須標定一百三十個間距為1Mbp之遺傳標竿。擁有總共五千多個多型遺傳標竿之遺傳圖譜已於一九九四年繪製完成（較預定間提早一年）。圖譜中亦標定每一個遺傳標竿在染色體上的位置。染色體遺傳圖譜也廣被用於追索許多遺傳病變之致病基因。 　　為配合日後大量核甘酸訂序工作，每一號染色體必須有標竿較近的實距圖譜（Physocal Map），長度約500bp之實距標竿不須具遺傳多型性，但必須在基因體內只出現一次。就如同縱貫路線上只能有一個台中，一個台南站。繪製實距圖譜之進展非常迅速。在一九九五年即完成標竿間距二十萬對核甘酸之實距圖譜。 　　二、訂定核甘酸序列 完成染色體圖譜繪製工程後，基因體計劃即步入高量核酸訂序的階段。參與訂序工作的國際聯盟以美國、英國、日本及德國為主力。訂序策略以針對不同染色體採行實驗空間分工合作。一般而言，歐洲國家以資源密集方式進行訂序工作；而美、日兩國以分點齊進方式推展。桑格研究中心（Sanger Center）是英國唯一訂序重鎮，至今已訂定超過四千二百萬對序列，遙遙領先其他研究中心。在龐大團隊努力工作下，人類基因體序列到目前已完成近百分之五（約130Mbp），往後訂序速度將以倍數成長始能於二~90夫~90夫五年達成預定目標。 　　三、辨識基因 整個人類基因體不到百分之五的序列屬於基因。核甘酸序列經轉錄（Transcription）及轉譯（Translation）過程製造出體內種種執行功能的蛋白質。若無核酸序列即無法進行基因辨識與功能之研究。到目前為止，已確知人類基因的數字仍不足一萬個。基因辨識自然成為下階段研究之主導。無可否認，從基因體序列尋找基因方式可能過於緩慢。另一種時效較快的方法為直接訂定表現基因序列。基因序列首先經過轉錄及剪接二道步驟成為信息核酸序列（mRNA）而轉譯成蛋白質。一個原長三萬對ＤＮＡ序列的基因能轉換為一個只有三千個核酸序列的信息分子。整個過程有如將一部原長5小時的電視節目經轉錄和剪輯後成為3小時的翻版。節目內容也不會受到刪除廣告部分之影響。訂定表現基因之影響。訂定表現基因序列的研究方式，始我們確知至少有八萬個人類基因。 　　四、研究動物模式 基因功能分析及致病過程研究工作通常難以進行人體實驗。借用動物模式之研究方法在目前仍難以避免。分析包括線蟲、圬蠅和小白鼠等生物之基因體也成為整個計劃中重要一環。目前已完成線蟲基因體序列（100Mbp）的百分之八十。圬蠅基因體（165Mbp）之訂序工作也達到百分之五。而與人類基因體大小相同的小白鼠只完成不到百分之一的序列。儘管DNA訂序進度不一，基因功能之動物研究卻已有非凡的成就。 　　五、發展生物資訊 分析處理基因體圖譜和序列之龐大數據成為整個計劃不可缺失的重點工作。散佈於世界的幾個公共生物資料庫突然面臨倍數成長資訊之挑戰。生物資料庫原為儲存基因或蛋白質序列而設立。彼此間門戶森嚴互不相通。這些存檔序列之終極目標為協助科學家解釋其生物意義。生物資訊學目前研究發展方向即著重於以整合方式將基因序列轉成生物知識。進而了解每一個基因在生命正常過程或病變機制中所扮演的善惡角色。 　　六、探討倫理法律及社會問題 基因體研究計劃是為了解讀序列中心暗藏的密碼。今後十年中，我們將完成訂序工作及辨識所有人類基因。在人類演化史上的第一次，我們將以「基因語言」談論人與生命。一個雄心勃勃的生物體研究計劃，隨著知識的增添和技術的革新，將帶給社會難以估計的衝擊。隱隱中我們都在承受聲勢浩大的巨瀑衝擊心頭。 　　知識的本身是一股力量。過去兩個世紀社會變遷即憑藉這股凝聚力量推動。運作力量時卻會帶給人類善意與邪惡的正負面。社會即將面對新選擇。走在未來的艱難路途上我們該何去何從，而社會對基因的整體意識依然模糊不會對基因的整體意識依然模糊不清。倫理規範中也沒有基因語言。人類歷史上有多少悲劇之產生是因為迷失於「優生」（Eugenics）與「淨生」（Hygeine）交織的迷惘裡。保障社會權益的法令扭曲成對抗同類的工具。抗爭帶來仇恨和泯滅人生，人倫不復存在。 　　全球研究基因體的熱忱是以期盼心態解讀生命的遺傳密碼，進而了解整個生命生老病死的過程。核甘酸序列本就是一種資訊漸次解讀後成為知識。原來人間差異只在基因體序列上千分之一的變化。雖然大自然弄你弄我，但生物之演變卻有自然規範可循。然後呢？人與自然的衝突挑戰掀起另一個社會變遷。 　　問題是共同的；思考是共通的；智慧是共凝的。盒子裡保留給人類的只剩下「希望」。至少我們可以開始：𣇈普傳基因知識；社會需要以基因語言開始交談溝通。𥌓建立社會遺傳史實；從歷史軌跡裡尋找未來方向。矅剖析社會人口及資源；人力資源變化將會決定社會未來發展趨勢。 樹立基因平等之法理典範；個人基因形態應為人權保障之延伸。馤發展基因體生物科技；奠定下世紀人類健康與社會福祉之基礎。 　 回上一頁 　　友善列印