第6期　基因工程專題

 複製的技術、應用與未來


 簡正鼎


 　　前　言


 　　生命的起源永遠是一個奧祕，無論是從演化或發育的觀點，總是能令人遐思不已。最近在複製生命體技術的突破，帶給世人的震驚，非比尋常。雖然我們並不能立即預測這將帶給我們什麼衝擊，但隱隱約約中可感覺到似乎有什麼不妥︰好像我們誕生的祕密已被偷窺，科學家們似乎可以一手操縱我們的未來；剎那間「複製」一詞變成政治上的髒話；政治家們言必批評其道德性，報章雜誌誇張其未來的應用層次，一般百姓也只能祈求沒有瘋狂的科學家去複製怪物來滿足自我的成就感。事實上，複製這個技術的發展與應用，提供了科學家及社會大眾一個機會去彼此了解，在資訊發達的今天，藉由大家的努力，是可以縮短兩者之間的距離。


 　　自然的法則


 　　基本上，複製的想法是去製造一個擁有與原來生物體完全一樣基因組的新生物體，這是異於高等生物有性生殖的法則。而自然的法則是你無法去控制新生物體的基因組。生物體內絕大部份的細胞都擁有兩套染色體，分別來自父親及母親。兩套染色體皆含有數以萬計的基因父親及母親。兩套染色體皆含有數以萬計的基因，每對基因彼此間可以非常類似，但不完全一樣（一個基因可以有不同的alleles），而也就是這些基因間的差異性造就我們天生上不同的個體。在大自然的設計上，即使親如兄弟姊妹，也不可能從父親及母親遺傳同一套基因組合（同卵雙胞胎例外）。而兩套基因間的交互作用（如顯性及隱性）更是增加了其表現出來性狀上的複雜性。


 　　複製的原理


 　　所以，複製的原理就如無性生殖般，讓下一代擁有一套與上一代完全相同的基因組合。其概略的過程如圖所示並略述於下︰


 　　取出複製對象的一個體細胞的細胞核（含雙套染色體）；


 　　剔除一個卵子的細胞核（含單套染色體）；


 　　將細胞核植入此去核卵子內；


 　　讓此含雙套染色體的卵子發育成為胚胎；


 　　將胚胎植入代孕母的子宮內發育。


 　　事實上，科學家們發展複製的技術已相當多年，而一直未能突破。直到一群在愛丁堡的研究員（Ian Wilmut和Keith Campbell）將捐獻細胞核的體細胞做特殊處理，而大功告成。這一步驟即是讓體細胞飢餓，因此進入靜止狀態的階段（細胞的週期有數個不同的階段）。在一次的試驗，他們運用綿羊乳腺細胞作為捐獻細胞，於幾百次的移植中成功了一次，誕生了名垂不朽的複製羊，名為Dolly。雖然只成功一隻，但已足夠讓人振奮，因為接下來的問題祇是如何提高效率。


 　　複製在科學界的衝擊


 　　複製的想法並非今日才有，九七年代末期，Karl I llmensee宣稱複製老鼠成功，帶給科學家們很大的衝擊，但後來並沒有人可以重複他的實驗，而他自己也一直沒也再試驗過。此事讓諸多科，而他自己也一直沒也再試驗過。此事讓諸多科學家對複製實驗的失望及不信任。Dolly的誕生一開始也讓諸多科學家不信任，提出諸多疑慮。但目前種種跡象顯示這次應該是真的。


 　　複製技術對科學上的應用將是巨大的，科學家們已摩拳擦掌，躍躍欲試。例如在遺傳疾病的研究、人類細胞的老化問題上等。而與複製過程相關的科學問題也是值得研究。某些科學家們相信攜帶基因密碼的DNA是有年齡的（如染色體末端telomere的長短），被取下乳腺細胞的那隻綿羊年齡已六歲，所以Dolly誕生時，牠的DNA應該是零歲還是六歲？如果是六歲，Dolly的壽命是否會減去六年？老舊的DNA是否會讓Dolly產生病變？如果Dolly誕生時，牠的DNA年齡是零歲，那牠的年齡是如何恢復？是發生在細胞被飢餓時還是在植入卵子之後？


 　　複製技術的可能應用


 　　製藥上的應用︰以基因轉殖乳牛來製藥已不是新聞，研究人員將可以產生藥物的基因剪接至與生產牛奶有關基因的控制部份，再將此「含混基因」植入乳牛的染色體內。一旦這頭乳牛發育至產乳階段，其牛奶內自然可以產生所需的藥物。因此一旦培育成功一頭如此的「金乳牛」，那藥物便隨著牛奶源源而來。


 　　由於商業上的競爭，時間變成決定公司能否賺錢的因素。培育到一頭高產量的金乳牛並非易事，機率頗低。一旦獲得，除了期望牠能產乳製藥外，還希望牠能產育下一代，讓牠的子子孫孫能幫牠來製藥。複製此時便派上用場，這頭金乳牛身上的細胞千千萬萬，可說是取之不盡，用之不絕。其身上每一個細胞皆攜帶此「含混基因」，取下這些含「含混基因」的細胞核，將之植入去核卵子，再由代孕母來懷孕生育，這是比由一隻金乳牛經由交配來生產下一帶要快上很多。


 　　猶有甚者，先在實驗室內，將要轉殖的基因直接送入細胞內，並去試驗哪一個細胞株可表達較高產量。將此細胞大量繁殖，便可將其細胞核一一植入去核卵子，來產生大量的下一代。


 　　器官或組織的移植︰科學們已知道如何去製造出一隻無頭的青蛙，雖然，製造出一隻無頭青蛙的更高等生物尚無人去嘗試，但就理論而言，並非不可行。當然我們並不須去複製一個無頭的人，來當自己的備胎。但複製一個器官或培養一種組織，並非不可行。此器官或組織可擁有與自己完全一樣的基因組，便可解決器官移植上排斥的問題。試想，當你因意外或疾病而需要一個新的器官或組織時，只要取出身上的一個細胞的細胞核，植入去核卵子，以控制發育的方式，讓其生長成所需的組織或器官，如此，可解決排隊等待可移植之器官及抗體排斥的問題。如能為燒傷病人發育皮膚細胞，為癌症病人培植骨髓細胞，及為脊椎受傷患者生長神經細胞都是一些目前可行的方向。


 　　不孕的治療︰目前有些夫妻不孕是須藉助第三者的卵子或精子，以達到生育下一代的目的。但這對不孕的一方來說總是有些遺憾，因為或多或少總希望小孩子是有遺傳到自己。以複製的方式來讓下一代攜帶自己的遺傳物質是可以滿足這類希望。


 　　複製的相關問題


 　　複製的應用最也可能引起的問題幾乎都是有關人的複製，雖然現在還停留在動物階段，但人的複製技術應是相去不遠。


 　　複製能否製造一個完全一樣的個體來？是否會有瘋狂的科學家去複製一個希特勒再來危害世人？這答案幾乎是否定的。一個人個性的形成是包括先天遺傳物質及後天環境的影響。即使擁有一樣的遺傳物質，後天社會環境是不可能一樣的。


 　　如何定義生命？事實上，這問題一直困擾著人類社會。在複製方面，究竟何時才算生命的開始？明顯的，一個體細胞甚或卵子並不能算是生命，一旦將體細胞的細胞核融入去核卵子，這個單細胞便能如一般受精卵，有能力去變成一個完整的生命，此時，生命是否開始了？還是在它發育成多個細胞的胚胎，要移植入代孕母的那一刻算起？


 　　道德的問題︰生命的製造本來是很自然的一件事，在宗教的觀點，它是神的旨意。人類的介入，自然產生了一些人無法接受的諸多問題。我們的社會能否接受一個以複製技術製造出來的人，而他與另一個人長得幾乎一模一樣？法律上，他應該算是誰的後代？另外，在技術上，細胞融合後到發育成一個胚胎或嬰兒，成功率不可能百分之百，那中間失敗的是否會被謀殺了？若應用在器官或組織移植上，我們將之發育至多細胞的胚胎，再取來培植成某類的組織或器官，以便移植於需要的病人，這是否為扼殺生命？尤有甚者，若是去製造一個無頭的個人備胎，以便不時之需，是否為大眾所接受？


 　　結　語


 　　科學的進展帶來科技上的應用而改造了人類的社會，目前複製的技術能帶給大家是福是禍正在熱烈討論中。歐美各國正紛紛立法想規範這方面的發展，尤其在人類胚胎的複製這方面。限制嚴格，將限制科學的發展，不限制則將應用氾濫，導致不可收拾。科學家們的自我反省與規範將扮演重要的角色，與社會大眾及立法者之間的溝通須多加強。美國參議院今年欲快速立法阻止任何複製人類的實驗，包括初步的細胞融合實驗。這對科學研究及複製的應用將帶來極大的傷害。幸好有一群科學家，包括二十七位諾貝爾獎得主及病人聯盟、工業界組織的反對，才及時制止。個人盼望一方面科學能繼續進步，另一方面丁，另一方面也能將其適當運用於人類所需，才能享其福而不受其害。


 　　參考資料


 　　1.Clone, The Road to Dolly and the Path Ahead by Gina Kolata.（譯本︰基因複製，從複製羊桃麗看人類的未來。譯者︰洪蘭）


 　　2.Campbell KH, McWhir, Ritvhie WA, Wilmut I,Sheep cloned by nuclear transfer from a cultured cell line. Nature (1996) vol:380, pp 64-66