生命科學

複製動物有沒有明天?

基因轉植複製豬的死亡,使其應用前景蒙上陰影。

撰文/張孟媛

生命科學

複製動物有沒有明天?

基因轉植複製豬的死亡,使其應用前景蒙上陰影。

撰文/張孟媛

複製動物的壽命與健康情況,一直是科學家關心的問題,因為這關係到複製動物延伸應用的穩定性。科學家不斷改良複製動物的方法,除了希望能提高複製的成功率,也希望能解開牠們往往早夭的原因。然而,根據8月27日《自然》線上新聞的報導,日前三隻台灣的複製小豬的死亡,則讓人們對複製動物的安全疑慮再度提高。


這三隻還不到六個月大的複製小豬是死於心臟病,牠們是藉由「全細胞的細胞質內顯微注射」方法複製出來的。該研究團隊由美國康乃狄格大學的華裔科學家楊向中領導,成員包括台灣動物科技研究所的吳信志、台灣大學畜產系的鄭登貴等人,他們懷疑這三隻小豬的死因是「成年複製動物猝死症」。


楊向中是全球知名的複製動物專家,對複製動物早夭的原因也有相當深入的研究。他在去年6月號《自然.遺傳學》上發表的研究成果顯示,那些早夭複製牛的心臟、肝臟等重要器官,基因的表現十分紊亂。正常細胞的基因,都會在適當的時候開啟或關閉,顯然那些複製牛在胚胎時期,DNA的「重設程式」並不完全,使得染色體無法正常表現。


一般常用的複製技術,是將體細胞的細胞核吸出,然後注入已去除細胞核的卵細胞中,再利用電擊或某些化學物質,誘使該融合的細胞分化形成胚胎,這也就是所謂細胞核的「重設程式」;但是,這種讓細胞融合的方法操作手續繁複耗時,也需要較多的設備。楊向中等人於今年5月28日《生殖生物學》線上版,發表了利用「全細胞的細胞質內顯微注射」進行複製的結果,他們將三種常用於複製實驗的體細胞,即卵丘細胞、顆粒層細胞與纖維母細胞,直接注入已去除細胞核的受精卵中。由於以前的複製技術必須吸取細胞核,可能對遺傳物質造成傷害,因此楊向中等人的方法可降低這方面的風險;此外,他們也未採用電擊或紫外線的照射來誘發細胞分化,同樣可提高安全性。結果有37%的融合細胞成功分化為囊胚,成功率是其他複製技術的兩、三倍。


同時,楊向中等人又利用同樣的方法,採取母豬耳朵的纖維母細胞,複製出四隻小豬,其中一隻於出生後幾天便夭折,剩下的三隻複製小豬活了幾個月,可惜也於日前死亡。這些複製小豬的「本尊」是一隻「雙基因轉植豬」,身上同時帶有人類凝血第九因子(factor IX)與乳鐵蛋白(lactoferrin)的基因,可以藉由乳汁的分泌生產這兩種蛋白質,用於提煉製藥,對於血友病患者是一大福音。由於基因轉植動物技術也十分繁複,因此這類動物若能大量複製,便能夠使人類所需的蛋白質進入量產,加上若透過基因改造方式,消除異種器官移植的排斥問題,那麼複製動物未來也可能成為人類器官移植的重要來源。


然而,複製小豬的死亡,使得從複製豬移植器官給人類的想法受到質疑,楊向中對此並不感到意外。也曾經成功複製豬隻的美國密蘇里大學科學家普拉瑟(Randall Prather)接受《自然》訪問時表示,應可利用第一代複製動物的後代來複製,以避免這些危險,因為如果複製出來的動物已經開始產生精子或卵子,就表示牠們的細胞已經完成「重設程式」,所以牠們的子代應該會是正常的。


有些科學家曾經認為,全細胞的細胞質內顯微注射法不可能成功複製動物,因為完整植入受精卵內的體細胞,其外層會使得受精卵的酵素無法與之作用,但結果顯示並非如此。美國麻州懷海德生物醫學研究所的研究員奧契德林格(Konrad Hochedlinger)便承認,這在技術上值得一試。


萬眾矚目的桃麗羊剛剛於年初與世長辭,加上這次三隻台灣的複製小豬慘劇重演,複製動物的病痛連連或短命夭折,可能讓科學家不會冒險進行人類複製。但是大部份科學家認為,以「醫療性複製」為目的,從複製出來的胚胎萃取幹細胞,用以培養人類組織、器官,應該是安全無虞,因為幹細胞取自人類的早期胚胎,而且會經過篩選與處理。看來不管複製動物的命運如何,科學家對於複製細胞的研究,是不可能停下腳步的。


圖片來源:Adult clones in sudden death shock @ J. Yang