基因改造動物

前一篇提過基因改造植物,這篇來談談基因改造動物。
從1980年初開始,科學家不只將異源基因轉殖到體外細胞,還開始試著將異源基因放入動物體內,製造出轉殖基因動物。他們利用基因槍或是病毒感染等方式,將異源基因送入受精卵或胚胎幹細胞內。隨胚胎發育與細胞複製下去,而在所有細胞內都帶有此外來基因,因此形成轉殖基因動物。

轉基因用處
轉殖基因動物有什麼功用?例如我們可將對抗腸病毒的抗體蛋白質的基因放入乳牛或山羊的乳腺細胞,就可以使生產出的乳汁中含有此轉殖抗體,小朋友只要飲用就可以直接的到保護,不受腸病毒的威脅。將產生凝血因子的基因用同樣的方式轉殖過來,讓其分泌含有凝血因子的特定蛋白質的乳液,這樣就可以大量生產具有經濟價值的特定蛋白質。

國內某生技公司以成功的將水母的螢光蛋白質基因加入斑馬魚的體內,使其能在黑暗中發出螢光而增加觀賞價值。另外日本的科學家已經使用基因轉殖技術,將人基因轉殖到蠶寶寶身上,使其吐出含人類皮膚膠原蛋白質的絲來。因為這些絲帶有人類的膠原蛋白,我們就可以利用蠶寶寶大量生產含有人類的膠原蛋白,或者是製作成紗布或人造皮膚等敷料,相當具有未來性。

複製動物
隨著轉殖基因技術上的進步,基因轉殖從單一基因進步到全基因轉殖。1997年英國的羅斯林研究所成功的”製造”出史上第一隻的複製哺乳動物桃麗羊。衛爾邁博士(I. Wilmut)利用成年羊的乳腺細胞核,轉殖到另一個已移除細胞核的卵子中,並成功地引導乳腺細胞核的DNA進行如同生殖細胞的DNA一樣,進行胚胎細胞才會進行的分化過程。
隨後全世界各地紛紛傳出各種複製成功的哺乳動物,包括複製狗、複製牛、複製老鼠等等。國內也加入其中,那是由財團法人台灣動物科技研究所所研發的複製豬。這種將細胞核轉殖的技術逐漸成熟,再加上基因的轉殖,我們就可以讓複製動物成為器官移植的來源。譬如心臟(瓣膜)的移植,由於豬的心臟無論是構造上或是大小上都與人類相仿,是相當好的瓣膜提供來源。
首先找到引發產器官表面會導致排斥反應的醣蛋白質基因,將其取出純化,再將此基因轉殖到豬胚胎中,讓豬仔帶有需要做瓣膜移植者的基因,如此條件下生長出來的豬就像訂做的一樣,只需8~10個月的時間,就可以得到專屬的心瓣膜,在移植後將可避免引發嚴重的排斥反應。

特定抗原抗體
另外利用注射或餵食的方法可直接將特定抗原打入蛋雞體內,利用長效性釋放技術,使蛋雞產生長期免疫反應,體內會產生對特定抗原之抗體(俗稱IgY),目前的文獻報告此方法己運用來生產一些食物及水源的感染菌,例如沙門氏菌、大腸桿菌、胃幽門螺旋桿菌等,結果雞蛋中確實會有預防功能的IgY titer(效價)出現。

因為家禽經由卵巢上皮細胞,可將血液中之IgY移行至蛋黃中,以便在雛雞本身免疫系統尚未建立前,提供立即性的全身免疫,此種抗體稱為移行抗體。為了使雞隻產生這種移行抗體,要以各種抗原如細菌、病毒、蛋白質等,對產蛋雞進行免疫接種,即可產生相對於抗原而具專一性之蛋黃抗體(IgY)。文獻指出利用此種具專一性之抗體,以口服被動免疫方式,可以預防病毒性下痢、齲齒、家畜大腸菌性下痢及養殖魚傳染病。以每克蛋黃中IgY含量為9~25 mg來計算,每隻產蛋雞年平均約可生產30~90 g的IgY,相當具有經濟規模。

基因療法 (Gene Therapy)
以往因為基因異常而導致先天遺傳病,或是後天基因損傷的人,大多只能做症狀控制,無法從根本去醫治。現在可以運用基因工程,以正常基因取代原本細胞內的不正常基因,從根本上去解決問題,讓患者可以過正常生活。例如,一些血友病患者體內缺乏合成第八凝血因子的正確基因,導致血中因為沒有該因子而無法凝血。若能把正確的基因導入病人的細胞中,並且正常表現而產生凝血因子,則可使病人正常凝血。

另一個例子,就是治療先天缺乏免疫力的兒童。他們由於缺乏免疫力,所以小小的感染就可能致命。如果不治療,他們必須永遠住在無菌環境中,所以被稱為「Bubble Boy」。現在可經過基因治療,讓他們可以在戶外活動了。這種方法說來好像很間單,但做其來就十分困難。其主要的困難點也是主要的賣點,那就是如何正確且快速的去發現基因的缺陷在那裡,以及如何將選定的基因送到正確的細胞中,並且發揮正常的生理作用。

前項任務在人類基因庫完成後,已經有相當大的突破。而正確的送到細胞中的方面,也因為免疫標的物的研究進步,對於每一種類細胞的門牌(標示醣蛋白)越來越了解,相信不久的將來基因治療將為人類開啟另一章新頁。

結語
基因科技的進步,讓生物技術科學家可以針對不同的基因,在跨物種之間利用基因產生對人類生活有貢獻的改變,這就像是打開物種的密碼,可以創造出專屬性生物特徵。但即使人類基因庫已經完成之後,人類對自己的基因寶庫仍然僅僅知道非常小一部份,其它物種的基因也是類似,基因改造還只能夠做到很小部分的copy and paste,但這就已經是重大的改變,使用得當,對人類生活或是疾病治療有極大助益。