基因工程技術 (II)

EasyTrader ArtNo 013

(轉貼)
＃標題：基因工程技術的省思
＃作者：陳淑真
生物學家在一百多年前就知道，生物的表徵遺傳自其親代。生物細胞的細胞核，含有染色體，組成分為DNA。DNA含有四種鹼基（簡稱A、T、C、G）。這些鹼基在DNA中看似雜亂無章，但它們的排列順序，正代表遺傳訊息。每三個鹼基代表一種胺基酸的密碼。基因就是這些遺傳密碼的組合，亦即代表蛋白質的胺基酸序列。每個基因含有啟動控制區，以調控基因的表達。目前，許多科學家正在全力執行一項「人類基因組計畫」（human genome project）的研究，預期在2005年以前，可以決定出約10萬個人類基因在染色體的準確位置及其DNA序列。

基因工程是一項很精密的尖端生物技術。可以把某一生物的基因轉殖送入另一種細胞中，甚至可把細菌、動植物的基因互換。當某一基因進入另一種細胞，就會改變這個細胞的某種功能。基因工程對於人類的利弊一直是個爭議的問題，主要是這項技術創造出原本自然界不存在的重組基因。但它為醫藥界帶來新希望，在農業上提高產量改良作物，也可對環境污染、能源危機提供解決之道，甚至可用在犯罪案件的偵查。但它亦引起很大的憂慮與關切。當此科技由嚴謹的實驗室轉移至大規模醫藥應用或商業生產時，我們如何評估它的安全性？此項技術是否可能因為人為失控，反而危害人類健康並破壞大自然生態平衡？


醫藥界的希望──社會倫理的爭議

基因工程可用來篩檢及治療遺傳疾病。遺傳疾病乃是由於父或母帶有錯誤的基因。基因篩檢法可以快速診斷基因密碼的錯誤；基因治療法則是用基因工程技術來治療這類疾病。產前基因篩檢可以診斷胎兒是否帶有遺傳疾病，這種篩檢法甚至可以診斷試管內受精的胚胎，早至只有兩天大，尚在八個細胞階段的試管胚胎。做法是將其中之一個細胞取出，抽取DNA，偵測其基因是否正常，再決定是否把此胚胎植入母親的子宮發育。胎兒性別同時也可測知。

但是廣泛的基因篩檢將會引起一連串的社會問題。如果有人接受基因篩檢，發現在某個年齡將因某種病死亡，勢必將會極度改變他的人生觀。雖然基因篩檢可幫助醫生更早期更有效地治療病人，但可能妨礙他的未來生活就業。譬如人壽保險公司將會要求客戶提供家族健康資料，如心臟病、糖尿病、乳癌等，而針對高危險群家族成員設定較高的保費。保險公司可由基因篩檢資料預知客戶的預估壽命。這些人可能因而得不到保險的照顧，也可能使這些人被公司老闆提早解聘。

根據《時代》雜誌及美國有線電視網（CNN）的民意調查，有58％的人同意自己或配偶懷孕時接受產前胎兒的遺傳疾病篩檢，有49％的人寧願不知道自己未來將得某種病也不接受基因的篩檢。更有近90％的人認為保險公司利用基因篩檢的結果來決定保費，是違法的；公司老闆利用篩檢資料來決定聘雇員工，也是違法的。有58％的人甚至認為改變人的基因是違反上帝旨意。有位反對基因工程的人士預測，未來憲法需要保障一個人的「遺傳基因隱私權」（genetic privacy）。

基因工程配合生殖科技──全人類的震撼

基因篩檢並不改變人的遺傳組成，但基因治療則會。科學家正努力改變遺傳病人的錯誤基因，把好的基因送入其中以糾正錯誤。因為這是在操作生命的基本問題，必須格外小心。首先須劃分醫療及非醫療的行為。醫療行為目的在治病，非醫療者如想提高孩子的身高、智慧等。選擇胎兒性別也是非醫療行為，不能被接受，但是遇到某些性連遺傳的疾病，選擇胎兒的性別就是可被接受的醫療行為。另一項須區分的，就是體細胞（somatic cell）或生殖細胞（germ-line cell）的基因操作。體細胞的基因操作只影響身體的體細胞，不影響後代。但卵子、精子等生殖細胞之基因操作，會直接影響後代，目前基因工程禁止直接用在生殖細胞上。



最近十數年，動物的生殖科技進步神速，就在去年十月間，美國喬治華盛頓大學的霍爾（J. Hall）及史提曼（R. Stillman），聯合發表了令人震驚的研究結果，他們已成功地在試管中複製人類的胚胎！想想這項突破性的生殖技術，若再配合基因工程技術，那麼未來想要改造或複製一個人，再也不是科幻小說的情節了。但是透過迅速的電話民意調查，超過四分之三的美國人反對人類的複製，有人認為這是藐視人類的尊嚴。德、英國人士甚至批評霍爾及史提曼的研究，若在他們國家會被判刑至少5～10年。

基因治療法──遺傳病人的福音

目前醫學界正在臨床試驗多種遺傳病的基因治療法。最早採用基因治療的是一種先天免疫缺乏症，又稱氣泡男孩症（bubble-boy disease），患病嬰幼童因為腺脫胺（adenosine deaminase）基因有缺陷，骨髓不能製造正常白血球發揮免疫功能，必須生活在與外界完全隔離的空氣罩內。最新的治療法是由病人骨髓分離出白血球的幹細胞，把正常的酵素基因接在經過改造不具毒性的反錄病毒（retrovirus），藉此病毒送入白血球幹細胞，再將幹細胞送回病人體內，則病人可產生健康的白血球獲得免疫功能。這項臨床試驗，在美國的女病童證明很成功。

另一種較便捷的治療法亦在實驗中，纖維性囊腫（cystic fibrosis）在英國平均每兩千人中就有一人罹患此症。病人無法製造形成細胞膜氯離子通道的蛋白。此蛋白分布於分泌性細胞的胞膜上，控制氯離子的運輸，使黏液暢通。病人體內因缺乏此蛋白，體內濃黏液堆積阻塞肺部通道，甚至發炎死亡。為了治療此病，目前正在發展新方法，將正常基因加入霧狀噴劑中，病人可藉著吸入噴劑，使基因進入肺細胞產生蛋白，達到治療目的。

有一種正在發展的治療法雖然將基因送入身體的細胞，但此基因已被設計好只在目標細胞中表現功能。此法可應用於治療黑色素瘤（melanoma）。黑色素瘤細胞含有特殊的基因啟動子（promoter），可控制產生黑色素（melanin）的酵素。若先將一個殺手基因接在這個特殊的啟動子之後，再送入患者體內，則此啟動子只在黑色素瘤細胞啟動殺手基因，而把癌細胞消滅。

農林漁牧的應用──生態環保的顧慮

目前全世界正重視發展永續性農業（sustainable agriculture），希望農業除了具有經濟效益，還要生生不息，不破壞生態環境。基因工程正可幫忙解決這類問題。基因工程可以改良農糧作物的營養成分或增強抗病抗蟲特性。可以增加畜禽類的生長速率、牛羊的泌乳量、改良肉質及脂肪含量等。

英國愛丁堡科學家已經可以使綿羊分泌含有人類抗胰蛋白（α-1-antitryspin）的羊奶。抗胰蛋白可以治療遺傳性肺氣腫，價格很昂貴。若以後能由羊奶大量製造，將變得很便宜。但是目前以基因工程開發培育基因轉殖綿羊的過程，仍是很費時費錢的。

基因轉殖的細菌用處也很大，如改造細菌可以消化垃圾廢紙，而這些細菌又可成為一種蛋白質的營養來源。基因轉殖的細菌可帶有人類基因，以生產醫療用的胰島素及生長激素等。



其實基因工程在農業上的應用，在某些方面而言並不稀奇。自古以來，人們即努力而有計畫地進行育種，譬如一個新種小麥，乃是經過上千代重複雜交育成的。目前的小麥含有許多源自野生黑麥的基因。農人早在基因工程技術發明以前，就知道將基因由一種生物轉移至另一生物。傳統的育種也可大量提高產量。但是傳統的育種過程緩慢，結果常常難以預料。基因工程可選擇特定基因送入生物體內，大大提高育種效率，更可把基因送入分類上相差很遠的生物，這是傳統的育種做不到的。不久，在美國即將有基因工程培育出來的番茄要上市了。這種番茄含有反意基因（antisense gene），能使番茄成熟時不會變軟易爛。



基因工程也生產抗病抗蟲作物，使作物本身製造出「殺蟲劑」。如此農夫就不需費力噴灑農藥，使我們有健康的生活環境。也可培育出抗旱耐鹽作物以適合生長在惡劣的環境下，如此可克服第三世界的糧食短缺問題。但是，會產生「殺蟲劑」的作物，也可能對大環境有害，它們或許會殺死不可預期的益蟲，影響昆蟲生態的平衡。在高鹽的沼澤地種植基因工程育成的作物，可能會干擾了生態系統。假如熱帶作物改造得可以於溫帶地區生長，可能會嚴重傷害開發中國家的經濟，因為農作物水果的輸出是他們的主要收入。最近更逐漸發現危害作物的害蟲，已經慢慢地演化，以抵抗基因轉殖作物所產生的「殺蟲劑」了。基因工程培育的魚，也引起一連串的問題。目前已送兩個基因到鯉魚中，一是生長激素，一是抗凍蛋白（antifreeze protein）。若有人不小心或刻意地把這些魚放入自然環境的河、湖中，將會嚴重影響自然界的魚群生態。



基因轉殖動物──愛護動物人士的關切

基因轉殖動物對於生物醫學研究，真是一大恩賜。科學家現在可將基因送入實驗室的老鼠，以研究基因的表達調控功能。也可以把實驗動物的某個基因刻意破壞，培育出患有類似人類遺傳疾病的動物，以利治療方法的探討。美國一家公司已經培育出一種基因轉殖老鼠，它在數個月大時會長出癌瘤，此項發明正在申請專利。但是愛護動物人士已表示嚴重關切，他們認為應該限制基因工程技術如此折磨虐待實驗動物。



不久的將來，基因工程技術仍只限於轉殖少數的基因，如此培育出來的生物仍將是我們熟悉的生物。但是有很多疾病及生物特徵是由多數基因決定的，而且基因常常不是獨立行使功能，它們會受環境的影響。譬如一組基因會造成某人罹患氣喘，但症狀受生活的環境影響很大。一個人罹患糖尿病的機率，也與環境因子（飲食條件）息息相關。一個天才鋼琴家的音樂天賦包括聽力及靈敏的雙手巧妙地配合，這跟他的遺傳基因、童年音樂的啟發、生活環境等都有關連。所以我們在還未了解基因與環境因子的互動關係前，還不能奢望創造出具有超高智商的人，或是利用基因篩檢法篩選出具有特殊天賦的孩子。畢竟人不是上帝！

基因工程技術的隱憂

基因工程技術，帶給我們生活方便、更多選擇和好處，但是在我們使用基因轉殖技術的同時，也帶來了一些隱憂，它可能會對我們人類身體、人類環境和生物環境帶來一些危害和衝擊，例如：基因改造食品，可能會導致我們人體的新陳代謝的改變，而產生對人體危害的物質；基因改良的農產品可能會導致其它原生種農產植物的滅絕；利用基因轉殖技術的動物、植物和細菌，可能容易產生基因突變（mutation），產生沒有天敵的新物種，導致生態環境平衡的破壞等。



因此在科技技術上的應用同時也要去思考避免發生變異與解決問題的方法

插圖來源 : 勤益科技大學謝韶徽博士