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第一集
生命解碼-人體的藍圖
第二集
破癌解謎-組織嚴密的疾病
第三集
追尋人的根源-人類藍圖
第四集
生命時鐘之謎-老化死亡的計畫
第五集
打開潛力之鎖-人類思想的藍圖
第六集
打開潘朵拉的盒子


打開潘朵拉的盒子
基因療法細胞移植 解碼遺傳學

「基因操控」也就是人為修改人類基因,美國分子生物學家李•席維爾教授預言,人類將可以「訂做孩子」,也就是照著父母的願望,修改孩子的基因。

這是一對生活在21世紀的夫婦,他們已經完成體外人工受孕,為胚胎取名「愛麗絲」,只要按個鍵就可以看到愛麗絲所有的基因資料,根據這些資料,父母可以量身打造愛麗絲,選取並納入他們理想中的基因,胚胎的基因資料輸入電腦後,電腦接著開啟「重度單一基因缺陷」檔案,一旦發現可能引發致命或重大疾病的基因,便立刻加以修補,接著打開的檔案,則儲存有「罹患複雜、傳染性疾病傾向」的資料,人類將可修改基因,降低這類風險。這些驚人的預言都出現在「重建伊甸園」這本書中,書的作者席維爾是普林斯頓大學分子生物研究的重量級人物,現在訂做的孩子,就只差最後潤飾,身高、體重、髮色,眼球和皮膚的顏色,運動天分,藝術才華,父母選擇他們希望愛麗絲擁有的基因,一一輸入 完成電腦圈選作業後,螢幕會出現愛麗絲16歲時候的模樣,基因操控的程序完成後,醫生便把胚胎,殖入母親的子宮。

普林斯頓大學李•席維爾教授認為,以往的演化都是隨機的,完全是聽天由命,以後將不再是隨機演化,我們將朝著明確的方向前進,掌控自己的演化,而這個夢想,所以能這麼快就實現,是因為擁有這項技術的我們,乃至以後的世世代代,將決定演化的面貌,我們將主導演化。九個月後,量身訂做的小孩誕生了,席維爾教授預言操控基因的結果,我們的後代將是專業運動員、科學家、音樂家、藝術家等才華洋溢的頂尖人物,人為操控基因的能力,對後代子孫的影響,將是無法估計的。


基因療法
而現在,這樣的能力已經掌握在我們手中。這家創投公司正著手研究以正常基因,取代致病基因的療法,藉助特殊設備,DNA的化學基本單位A、T、G和C被正確排序,並與發生突變的部份,進行比對,這個DNA含有63個字碼是專為這項療法合成的,它會被包上被膜,遞送到細胞核內,進入細胞核後,含有63個字碼的DNA,會附著在基因突變的部位,細胞內的修復蛋白便發揮作用,修復基因的突變部份讓它回復正常,移除生物體內的DNA或修改DNA,就是基因操控的例子。

完全由A、T、G、C等4個字碼組成的DNA語言,是地球上一切生物共通的、任何字碼組合而成的生物體,人類都可以操控它的基因,比方說可保鮮的番茄都經過人為操控,藉以延長保鮮期,科學家先取出抑制腐化的基因,將它嵌入毫不相干的生物體,如大腸桿菌,然後加以複製,複製後的基因,移植到番茄的細胞內,就可以延長番茄的保鮮期。透過這些技術,人類可望打破各個物種之間的藩籬,創造嶄新的生物體,基因操控技術已經帶給我們許多農產品和藥品,到目前為止,日本就已核准了20多種基因改良後的食品,以及十多種新藥,沒有人能預知基因操控還將帶給人類,哪些新的事物,我們該怎麼看待這項,現代科學催生的技術?

柳澤敬子是個作家,30年來雖然不斷和一種不明原因的疾病作戰,但她關於生命科學的著作,卻仍源源不絕,過去這一年,她的健康稍有好轉,受到植物學家父親的影響,敬子大學時主修生物,大學畢業後,她前往哥倫比亞大學深造,並參與最先進的科學研究,敬子結婚生子後,仍回到研究工作的崗位,但是就在30歲生日後,噁心、全身疼痛這些症狀,迫使她放棄工作。過去4年她的健康逐漸惡化,她甚至考慮安樂死,由於這些個人的經驗,敬子不斷深入探討生命科學和基因科技。

柳澤敬子在哥倫比亞大學時,曾參與一項研究工作,試著瞭解如果只取代A、T、C、G當中一個字碼,是不是仍會出現突變,答案是肯定的,因為DNA是個雙螺旋體,例如有個T被置換了,突變可能不會立刻顯現,而是出現在第一次細胞分裂,在不同的情況下,突變可能出現在第二次細胞分裂,這和原先研究假設不謀而合,這樣的精確性有它的好處,研究人員可以證明假設是正確的,這會讓人十分振奮。

但是,當人類的貪婪和科技研發掛勾時,也就是問題的根源,所以我們必須謹慎行事,此時此刻,我們對人類的基因,究竟瞭解多少?

家住賓州的迪瑞米吉歐夫婦,新婚不久,剛買下夢寐以求的屋子,這一天又是妻子凱莉的28歲生日,他倆確實應該好好慶祝,但興高采烈的凱莉,卻脫不去心中的陰霾,她有可能遺傳了引發杭廷頓氏舞蹈症的基因,而舞蹈症目前還是不治之症,凱莉的父親53歲那年死於舞蹈症,比她大4歲的姊姊已經確定遺傳了這種基因。舞蹈症是因為第4對染色體基因突變引起的,此處染色體以C、A、G的順序,重複這三個字碼,正常情況下它會重複29次,但舞蹈症患者會至少重複35次,多餘的序列產生的蛋白質,有結晶化的的傾向,醫學界認為,這就是破壞神經細胞的元兇。

目前舞蹈症仍是不治之症,患者多數在30歲左右發病,先是手腳不斷抖動,慢慢地患者再無法控制四肢的行動,最後還會喪失心智能力,大約在發病十年後喪生。每年夏天凱莉全家都會一起去露營,凱莉很在意已經發作在姊姊身上的病情,跟丈夫討論是否要生小孩後,凱莉決定接受基因檢測。遺傳杭廷頓氏舞蹈症的機率是一半一半,照料父親直到他過世的凱莉和丈夫,很清楚這種病的症狀和病程,在凱莉接受檢查的醫院,患者必須接受6個月的心理諮商,在他們做好心理準備後,院方才會揭曉檢查結果。

人類基因研究計畫,已經進行了將近十年,這段期間人類基因組中十萬個基因,科學家已解譯出十分之一,並找出約7千個致病基因,世界各國都已投入研究,試圖深入瞭解基因致病的機制,進而研發出有效的基因療法。


細胞移植
帕金森氏症是黑質代謝異常引起的,而黑質是細胞產生神經傳導物質多巴胺的所在,瑞典和美國醫學界都已開始就細胞移植療法進行臨床實驗,移植療法乃是採用墮胎的胎兒腦細胞,取出後直接注射到患者腦部,目前已有病例顯示,原本無法自行站立的帕金森氏症患者,接受這種療法後,又可以走路了,但這種療法引爆了一場道德論戰,因為它使用墮胎的胎兒,如今科學界正研究一種操控生命的新方法,以便解決這個問題。

哈佛醫學院的,艾文•席德博士已經研發出一種方法,不需要墮胎的胎兒就可以取得移植用的細胞,他成功地研發出一種技術,利用皮氏培養皿繁殖細胞,讓它長成腦細胞,這些是人體的神經幹細胞,它可以長成腦細胞,短短一個星期,細胞便可增生一百萬倍。艾文•席德博士表示幹細胞不但可以取代細胞,還可以帶入外來有療效的基因,就好像木馬屠城記的木馬,木馬被帶進特洛伊城,士兵就藏在馬腹內,這細胞會進到腦部,同時帶進具有療效的基因,這些細胞會變成腦的一部份,同時也帶進外來的基因。

席德博士正進行實驗,把人類的神經幹細胞,移植到老鼠的胚胎內,移植結果顯示,人類的神經幹細胞會在老鼠的腦部落地生根,成長為組成腦部的細胞、神經元和膠質細胞,一切順利的話,席德博士希望兩年後開始在人體進行基因療法。

去年11月,美國的研究人員成功培養出人體胚胎幹細胞,ES細胞,也就是胚胎幹細胞,被視為下個世紀開啟無數醫學大門的鑰匙。

大阪大學的濱田弘志教授研究老鼠的ES細胞已有一段時間,ES細胞和受精卵一樣都是全能的,也就是說它可能長成身體的各種細胞,掌控基因的活動後,人類如今可以培養細胞,留住這種驚人的能力。濱田弘志教授認為ES細胞和其它細胞,最大的差別在於它是全能的,它可以成長各種細胞,他最終的目標是要控制ES細胞變化的模式。心肌細胞也就是心臟肌肉的細胞,它是由ES細胞分化而來的,治療心肌梗塞、心肌病變等心臟疾病的方法,可能因為ES細胞而徹底改變,ES細胞添加維生素A酸後,會長成神經元、膠質細胞等,維生素A酸正是它長成腦細胞的觸媒,人為操控的ES細胞基因,可望成為治療帕金森氏症和,舞蹈症等疾病的良藥。

日後我們能不能像更換故障的機器零件一樣輕易更換身體的器官?果真付諸實現,「生命」將不再是我們所瞭解的模樣,不久後個人基因資料的取得,將是輕而易舉的事,而基因資料正是這類療法的根本。

科學家在芝加哥近郊的國立阿爾岡實驗室,正著手製作名為「DNA晶片」的玻片,每個晶片有數萬個不到百分之一毫米的小洞,每個洞可植入含有一萬3千個字碼的DNA序列,序列發現正在尋找的DNA後,便可計算字碼的序列,玻片滴上血液採樣後只要幾秒鐘,便可取得某項疾病的基因訊息。

國立阿爾岡實驗室哈維•德呂克博士表示,一旦擁有完整的基因組資料,該怎麼使用?誰可以拿到這些資料?何時可用?如何確保拿到資料的人能善盡責任,不用在損人的用途,所謂「損人」的意思是,比方你來投保健康險,但我們卻不願承保,你可能罹患的5種疾病。

俄亥俄州的泰瑞莎•莫瑞里投保健康險時,曾附上一份健康證明,註明她已過世的父親患有舞蹈症,保險公司拒絕承保,他們沒有說明拒絕受理的原因,就只是退回,她已經支付的35塊美金。泰瑞莎•莫瑞里非常憤怒,她本身是律師,竭盡所能做事,根據當時俄亥俄州的法律,她不能控告保險公司,州政府也還沒立法,根據美國聯邦法律,消費者是不能控告保險公司承保時有歧視的情形,保險公司會拒絕承保根據的就是基因測試,或有基因病史,或所謂「已存在」的狀況,也就是遺傳性疾病。

日後人類將怎樣使用,基因資訊?在大西洋極北,擁有27萬人口的島國冰島,個人的基因資料成了激烈論戰的焦點,98年12月冰島通過全國個人基因資料庫法案,引爆了這場論戰,根據「健康部門資料庫法案」,政府可以指定民間企業,蒐集國民個人的基因資料,作為國民健康管理之用,這家企業也可以就這些資料進行分析,並將它當作商品銷售,國會議員對這項法案,各持己見,雄辯滔滔,部分冰島國會議員認為這項法案完全違反公平正義的原則,這麼重大的議題,支持者真能負得起責任?於是堅決反對。國會最後以37票贊成,21票反對通過法案,首開國際社會立法的先例,賦予政府掌控國民基因資料的權力。

冰島衛生部長茵吉柏格•帕馬多提認為,這是冰島公共衛生與醫療照護體系的一大突破,這項法案將使許多新藥物得以問世,無數疾病得以防範於未然,對於飽受疾病折磨,等待一帖良藥的人們,這將是一大利多。

冰島國會議員歐慕德•約納森則認為,民間企業可以接觸到全國民眾的資料,藥廠可以利用這類資料,想起來真令人不寒而慄,資料外洩是勢所難免的,其結果將是患者本身和他的家人,都會受到歧視。

維京人在一千多年前,發現冰島並在此定居,一千年來移出、移入的人相當有限,人口結構十分穩定,因此千年前的家譜,流傳到現在,絲毫不足為奇。家譜包括有歷代祖先在內,共一百萬人的記錄,這些都是無價之寶,可以提供線索,找出引發某種疾病的基因,例如,針對家族中有某種病史的人,可以找出他們的DNA序列,如果某種序列只出現在罹病的族人身上,這便是相關基因的序列。冰島政府不斷重申新法案的好處,強調人民將可以得知,自己可能罹患哪些疾病,而且隨著新藥物的問世,社會福利和醫療照護支出,可望大幅減少。


解碼遺傳學
這家生物科技公司正在討論可不可能和冰島政府,簽訂獨家授權合約,這家公司正嘗試和醫師以及患者合作,找出35種致病基因。取得的患者資料,將全部輸入電腦,患者個人的病史等健康資料,以及婚姻、吸煙、墮胎,心理狀態等,甚至髮色、膚色等都是蒐集的對象,更重要的是患者家族的病史也會輸入電腦,研究人員將採集每個人的血液樣本,從中取出DNA,根據這份完整的資料,政府可以有系統地找出致病基因。「解碼」利用高速分析儀,解讀每個人的DNA序列,成功地找出一個引發風濕性關節病變的基因。瑞士的羅德大藥廠投資「解碼」的金額已高達24億日圓,因為這類基因資料對於新藥的開發,有著極高的價值。解碼公司總裁暨執行長卡利•史蒂芬生表示,目前「解碼」已經收集了一萬三千人的血液樣本,以及六萬人的家譜,個人的基因資料,成了一本萬利的生意。

冰島大學演化生物暨人口遺傳學教授艾納•安納森,正透過網際網路舉辦全球性的討論會,表達他反對這項法律的立場。他認為這種情況太畸形了,冰島的情況真的是一大錯誤,根據這項法案,國家可以名正言順削減社會福利支出,有些行業卻從中圖牟利,這是非常偏差的現象,冰島將國民的基因資料,納入系統管理,以及因此而生的商機,衍生了種種難解的問題,我們的基因究竟是誰所有? 社會應該怎樣,看待這樣的所有權?

柳澤敬子認為基因資料應該只在本人要求時,透露給本人知道,沒有經過本人允許,即使是最親近的家人,也不應該被告知,政府優先享有資料的所有權,簡直就是荒謬,這種情況非常危險,值得我們憂心。對於實地從事研究的科學家來說,這樣的資料確實是夢寐以求的,以冰島的狀況來說,政府主管基因資料,當然可以加快研究的腳步,但加快研究所產生的成果,藉助已有的研究方法,假以時日一樣可以做到,加快腳步或許是好事一樁,因為大家都急著想找出治病的方法,但快不見得就好,更重要的是我們要步步為營,衡量相關的道德議題,不要違反自然。

此刻,連還沒有誕生的下一代,都開始接受基因測試,加州政府便針對產前篩檢,提供經費補助,檢查是否有先天缺陷,並沒有補助,但孕婦進行更精確的羊膜穿刺檢查則是免費。州政府將負擔這項費用,知道腹中的胎兒有唐氏症候群等異常狀況時,多數婦女會選擇墮胎,雖然墮胎是否違反道德,以及殘障人士的生命權等,都還有爭議,但仍有越來越多人傾向接受產前診斷。

阿爾菲根遺傳學院潘美拉•藍道夫博士認為,它的好處不只是發現先天性缺陷,事實上如果完全從經濟的角度出發,因為有某些先天性缺陷的新生兒減少了,所以也算是好事。估計扶養一個唐氏症,也就是所謂蒙古症患者,一輩子的大概要50萬美金。

該如何使用基因科技?這是個值得深思的問題,但答覆這個問題的線索卻在DNA本身。深入瞭解鐮狀血球貧血症,這種由第11對染色體基因突變引起的疾病,我們將可瞭解基因驚人的演化能力,鐮狀血球貧血這種疾病,是因為正常情況下呈圓盤狀柔軟的紅血球,僵化而且變成鐮刀狀,因此無法順利輸送氧氣,結果便是呼吸困難,肝臟和腎臟的負荷加重,免疫系統也出現缺陷,這種疾病可能會致人於死。

鐮狀血球貧血,往往發生在非洲後裔身上。兩歲大的查理已經多次住院,每兩個月便發病一次,70年代在美國,鐮狀血球貧血患者無論就業就學都飽受歧視,患者的基因,為什麼會發生突變?始作俑者是非洲的生活環境。

肯亞維多莉亞湖畔的城鎮奇穌姆,有4萬人口,長久以來,瘧疾一直是這兒公共衛生最大的問題,沼澤地帶蚊子叢生,加上密集的人口,提供了傳染瘧疾最理想的環境,居民被帶有瘧疾原蟲的瘧蚊叮咬後,便會染患瘧疾,瘧疾原蟲進入人體後,破壞血球,肝臟、脾臟等細胞。但醫學界認為,鐮狀血球患者由於紅血球的含氧量過低,瘧疾原蟲無法增生,國立衛生研究院亞倫•薛詩特博士解釋,帶有鐮狀紅血球基因的人,抵抗瘧疾感染及感染瘧疾重症後的存活率,都比沒有這類基因的人高,醫學界也相信正因為如此,非洲熱帶和中、東部地區,有鐮狀血球基因的人非常多,患者要同時遺傳父母親的,這項基因才會發病,一家如果有4個小孩,其中兩個不但不會發病,也不容易感染瘧疾。

就在不久前,在美國即使只遺傳到一個鐮狀血球基因的人,也會受到歧視。由此看來,基因已經超越人類社會的期望,它們不斷演化、多樣化,適應各種不同的環境。學者也在實驗室中,觀察到多樣化的重要性,對達爾文學派的「天擇說」,向來存疑的大阪大學工程學院教授Yomo哲家,著手從事自己的實驗,他用燒瓶做了個密閉環境,讓兩種大腸桿菌共處一室,其中一種大腸桿菌,吸收營養的能力極強,另一種則較弱。Yomo哲家教授解釋,在連續培養的環境中培養大腸桿菌,研究它演化的過程,可以把它想像成一座小池塘,在池塘裡放進多種大腸桿菌,以便它們彼此競爭,燒瓶接出一條管子,大腸桿菌會從管子尾端滴落,收集滴落的大腸桿菌加以計算,便可追蹤燒瓶內的變化,反覆實驗了好幾次,能力弱的大腸桿菌,還是存活了下來。

Yomo哲家教授發現,即使在競爭激烈的環境中,基因的多樣性也不會喪失,研究發現兩、三種大腸桿菌,可以存活共處一處,競爭的同時還能共存,基因自有它的對策,能讓強者和弱者和平共存,而共存的結果便是多樣化。

身為科學家,且深受不明疾病所苦的柳澤敬子,相信讓人類受盡折磨的疾病和殘缺,正是人類基因總和的基因庫,多樣化的明證。人類有個基因庫,它包括了人類所有的基因,基因庫發生突變時,就表示人類的基因,正設法藉由多樣化,適應環境,適應這個地球,基因多樣化就一定會衍生疾病,這是無法避免的。我們可以說讓人生病,或對個人有害的基因,是壞的基因,但就全體人類而言,並沒有所謂有害的基因,這是不可能的,如果有個基因被認為是「有害的」,那是因為我們的社會不好,而不是基因本身的問題,因為基因本來就是這樣的,它們在一定的程度上,一定會帶來疾病,所以會有一定比例的新生兒,有嚴重的先天性瑕疵,一定比例的人,生來就有肢體障礙,有待整個社會伸出援手,社會必須思考這個問題,這不是個人的問題。總會有一定比例的人,有著先天性殘障,如果一個人生來就有殘缺,而碰巧那個人不是你我,那是因為他代我們,背起了重擔,因此我們必須竭盡所能,對他們伸出援手。

有著強烈的使命感的柳澤敬子,希望以自己的經歷和識見,對人類做出特殊的貢獻,我們不應該阻礙,科學研究的進步,即使我們沒能全然達成目標,日後我們的子孫回顧起來,都會覺得我們確實盡力了。界定基因科技和研究的底線,這些都是和我們息息相關的議題,我們應該深思,決策時更加謹慎,這個問題不是未來才會浮現,我們必須明白這一點,並且盡我們最大的努力。

接受檢查後6個月,凱莉迪瑞米吉歐得知,她也帶有罹患舞蹈症的基因。日本醫學界已經著手研究治療舞蹈症的方法,新瀉大學的研究人員將致病基因植入老鼠體內,成功培育出全球第一隻,出現近似舞蹈症癥狀的老鼠,由於這項突破,醫學界可望瞭解此基因如何破壞神經細胞。新瀉大學腦研究學院迕莊次博士說明,現在有一隻老鼠實驗模型,在它身上準確地複製舞蹈症的一切症狀,預料我們很快可以得知,它的腦內究竟有哪些變化,接著我們便可著手研究療法。

杭廷頓氏舞蹈症是基因突變引起的,藉由操控這個基因,我們可以瞭解它的致病機制並可望治癒它。由不同的基因庫,殖入一個基因,人類可望以自己的基因,改寫命運,它的力量將主宰21世紀子子孫孫的生活。

(原翻者:王瓊淑;公視研發部整理


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