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令人「又怕又愛」的新科技–從動物之生殖技術、基因轉殖、與複製科技談起

 
 
近二、三十年來,由於若干新興之動物生殖技術、基因轉殖與複製科技之推出,已為動物之遺傳改進,提供一項嶄新、精準、快速且可行之方法。禽畜之應用傳統選拔方法進行育種,歷經數十年甚或百年以上之嚴格選拔後,其能獲得之遺傳改進量,往往可因經由結合基因轉殖、複製與生殖技術等之巧妙運用,在短短單一世代中,達成與之相同的改進效果。

前述新興科技之成功研發,除可以直接用以改善禽畜之生產性能,顯著提升動物性糧食之產出,從而免除全球人口持續增加導致之糧食恐慌問題外,在人類疾病醫療方面亦甚具應用潛力。例如動物生殖科技(體外受精技術)之成功開發,有效催生人類試管嬰兒之問世;未來吾人亦能可藉由基因轉殖家畜,生產具有生物活性且經濟價值高昂之藥用蛋白,俾供特定疾病醫療之使用;透過動物複製技術平台之應用,甚或可望經由種間核移植技術嘗試產製人類胚幹細胞,從而進行人類之細胞工程、組織工程、甚或器官工程等,俾提供進行特定細胞、組織,或器官移植等醫療之使用。惟鑑於基改動物體及其相關衍生產品,在上市之前尚有諸多安全性疑慮及是否對自然環境生態造成衝擊等問題亟待評估,均係最被社會大眾關心之重要議題,因此各國政府在兼顧產業發展及產品安全問題,彼此間如何取得平衡並確立妥適之法律規範;此等議題刻正嚴厲考驗著各國執政當局及其專家學者們之智慧。臺灣之基改動物研究已進入應用之階段,如何將具體成果進一步產業化,直接影響整體生技產業的進展;短期內迫切期待產、官、學界積極定訂一套適用於臺灣之「安全性評估標準及管理辦法」,俾能確保促進我國生技產業之順利發展。

生殖技術、基因轉殖、複製科技,這些新興的領域究竟是讓人類僭越了上帝的角色?還是為自己找到更寬廣的出路?

藉由這些技術,人類可以改善禽畜的生產性能、催生出試管嬰兒、產製胚幹細胞進行器官移植,甚至可以養出「環保豬」。但若涉及「複製人」的層面,道德、法律等問題卻是「剪不斷理還亂」,難有定論。

由國科會與聯合報、公共電視、科學人雜誌、News98合辦,台灣大學物理系及天文物理研究所承辦的「2008展望春季系列演講:生命及其演化-是『天擇』還是『人擇』?」第七場「令人『又愛又怕』的新科技-從動物之生殖技術、基因轉殖與複製科技談起」,由台灣大學動物科學技術系教授鄭登貴主講,帶領大家探索動物生殖技術、基因轉殖及動物複製等新興科技。

從母雞不生蛋 想到避孕

鄭登貴表示,生殖科技其實與生活緊密結合。以目前普遍被婦女應用的子宮內避孕器樂普為例,最早構想是來自學者在研究調控母雞排卵與生蛋的作用機制時,偶然發現母雞在施行外科手術縫合時,輸卵管的子宮部不慎被縫合線穿越,導致母雞從此不再生蛋。學者推論存留在子宮內的「縫線」是造成母雞不生蛋的「元凶」;因此進一步以「玻璃珠」替代「縫合線」做試驗,結果證明存留在母雞子宮內的「玻璃珠」,確有抑制排卵素自腦垂腺前葉之潮湧式釋出效果。

生殖科技在過去的一個世紀進步很快,包括人工授精技術、超級排卵技術、胚胎植入技術、卵子體外成熟與受精技術,以及動物的基因轉殖技術等。生殖技術對家畜遺傳性能的改進也十分有貢獻。透過人工授精,不但可以發揮優良種公畜的遺傳潛能,也能減少種畜間疾病的傳染、確保畜群健康,且可以解決因體型差異太大或其他因素,導致無法進行自然配種等困難問題。

人工授精 解牽豬哥之難

鄭登貴以小時候「牽豬哥」的經驗為例,表示當時的自然配種,是帶公豬到母豬那裡;如果公豬的體型太大,自然配種時容易壓垮母豬,養豬人家還要在一旁協助,非常辛苦,人工授精技術就可以克服這種不便。且應用人工授精技術進行配種,更有利於加速國際間優良種原的交流,因為運送人工授精用的「冷藏」或「冷凍」保存精液比較容易。

牛、綿羊以及豬等大型家畜的人工授精技術,若配合「發情同期化」及「超級排卵」技術的聯合運用,則更能方便畜群的管理。策略是整群動物先藉由肌肉注射前列腺素F2α或透過餵飼口服用助孕素同化牠們的發情期,然後在動物進入動情前期之前,先後給予肌肉注射「孕馬血清激性腺素」及「人類絨毛膜激性腺素」誘發動物產生「超級排卵」;藉此不僅可以使動物獲得較多的排卵,經同期配種懷孕期滿後,更能期待動物在同一期間內完成分娩。

基因轉殖 豬成醫藥工廠

此外,利用基因轉殖技術也可以把豬當作「醫藥工廠」。鄭登貴與研究團隊利用基因顯微注射技術,已經成功育成同時帶有人類凝血第九因子及豬乳鐵蛋白,與人類凝血第八因子及豬乳鐵蛋白的「雙基因基改豬」;其中第九因子及第八因子分別可用來治療A型與B型的血友病,而豬乳鐵蛋白則可以防止小豬下痢,讓小豬順利長大。研究顯示,仔豬吸吮帶有乳鐵蛋白基因的母豬乳者,其育成率接近百分之百。

而鄭登貴也在研發攜帶纖維素酶及植酸酶基因的基改豬。他指出,由於動物體內沒有植酸酶基因,所以無法消化植物中的有機磷。但是磷卻有助於動物骨骼的生長,所以養豬戶還要另外在飼料中添加磷酸鈣。

如果豬體內帶有植酸酶基因,就可以直接消化分解植物性飼料中的有機磷,並從獲得足夠需要的磷量,不但對豬隻本身有益,排出的糞便中不含磷也不會汙染環境,所以是一種「環保豬」。而帶纖維素酶基因的豬則可以吸收纖維素轉換成碳水化合物。

基改豬也可以提供異體器官移植,比如說豬的心瓣膜、皮膚等。鄭登貴表示,帶有補體活化抑制因子的基改豬可克服異體器官移植,常有的超急性排斥問題;而帶有白血球表面抗原的基改豬,則可獲得更擬人化的豬器官。

複製人研究 應立法禁止

不過他強調,複製人在法律地位都與自然人平等,這不僅是道德問題,也牽涉到法律。現在許多犯罪案件是以DNA指紋分析,複製人的DNA指紋與原來的自然人一樣,到時候要如何判斷?且複製人的成功率低,可能會出現三隻耳朵、兩個鼻子的怪人;基於前述理由,一定要立法嚴格禁止進行「複製人」的研究,但人類的醫療性複製則應該被允許。

【2008-05-13/聯合報/C4教育版/展望春季系列】
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