当前位置: 主页 > S生活派 >在玩转基因之后 猪为人类带来哪些医学希望? >

在玩转基因之后 猪为人类带来哪些医学希望?

2020-06-27 06:19:24 作者: 218
猪只与人类同为杂食动物,在营养代谢、生理功能及组织器官解剖构造,非常接近人类。除了非人灵长类外,猪只被视为最接近人类的医学实验动物,过去曾提供胰岛素及肝素,且长久以来提供心瓣膜、猪皮肤敷料、去细胞眼角膜及小肠基质等诸多医药或医疗器材,因此,猪在生物医学及生物技术上,一直被学者视为极具基础科学及生医产业价值的研发对象。

前言

近年来,在生物学领域中最亮眼的进展是基因转殖(transgenesis, Tg)、 基因编辑(gene editing, GE)、诱导型多潜能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)以及体细胞核转置 (somatic cell nuclear transfer, SCNT) 的複製动物(animal cloning)等技术应用。基因转殖直接跨越基因交换物种间限制,複製动物使已分化细胞重新成为个体;过去进行基因剔除 (knockout, KO),是藉由胚胎干细胞 (embryonic stem cell, ESC)及同质重 组反应(homologous recombination, HR),不过却有效率低、技术门槛 高等缺点及限制。因此,若能结合上述技术的研发,将更能提升猪只在人类医学研究、医药、医疗器材及组织器官的应用潜力,以下将简述此等技术及如何配合应用到以猪为主体的研究上,乃至涉及社会伦理议题。

基因转殖与複製

哺乳类的精子与卵子各会携带一套遗传物质,在受精后进行DNA 複製并 形成原核(pronuclei),若在受精 卵于原核複製时进行DNA 剪接修补作用,如将外源基因藉由显微注射至原核内(图一),即可成功产製基因转殖动物,以出生动物为计算基础其 成功效率可达10~20%。基因转殖猪 在生物医学最具研发潜力是异种器官移植,不过需克服複杂的免疫排斥反应及凝血反应,所以除基因转殖外,还需进行基因剔除。以往的方法为将抗原进行基因剔除,培养早期猪胎体细胞进行同质基因重组,获得免疫抗原剔除基因后,再将基因剔除的细胞核藉由体细胞核转置到放入卵内,藉
由卵中丰富发育因子及电极激活基因 重新表现(reprogramming),产生 基因剔除複製猪。不过2011 年起, 学者开始应用基因编辑技术,能简化
繁杂技术及提高成功率,甚至可直接使用猪受精卵进行。在玩转基因之后 猪为人类带来哪些医学希望?

干细胞研发

身体组织器官内具有体干细胞,可进行更新或修补,不过体干细胞已分化,仅能再分裂及分化成该特性组织或器官。唯独早期囊胚中的内细胞 群(inner cell mass, ICM)可分化 为身体所有组织及器官,因此,使用囊胚进行培养,使其在体外培养持续保持全能分化潜力及无限分裂特性, 即称为胚胎干细胞。自 1981 年小鼠 (mouse)的胚胎干细胞被发表后, 便在基础生物学及医学领域被学者广 为研究,虽然在大鼠(rat)、人类和 非人灵长类等物种陆续建立,但在猪 的建立截至目前尚未成功。2006年, 日本山中伸弥(Shinya Yamanaka) 团队发表以最少4个转录因子,分别 是 Oct4、Sox2、c-Myc 及 Klf4, 使已分化体细胞恢复为具多能分化能力的诱导型多潜能干细胞。此研究也引领甚多学者陆续发表以猪体细胞 成功建立iPSC,然而,目前仅韦斯 特(Franklin D. West)教授团队在 2010年所发表的嵌合猪和2011年发表具性腺传承的结果;其他学者儘管 能证实所建立的iPSC 具分化为内、 中及外胚层组织的能力,但均无法重複嵌合猪,甚至再增加其他转录因子也未能有所突破。不过,猪只的初代 细胞(primary cell)再经4、5个转 录因子诱导培养,如今已普遍可获得 iPSC,只是在应用上仍存在许多挑战和限制。

基因编辑猪

基因编辑技术快速发展,包括锌指核酸酶(zinc finger nuclease, ZFN)、转 录活化态作用核酸酶(transcription activator-like effector nuclease, TALEN)及 CRISPR∕Cas9 等,目 前已普遍应用到不同物种,以满足各种研究开发目的。......上一篇: 下一篇:
申博太阳城_快手大赢家斗地主官网|最大最全的门户网|本地生活服务新媒体|网站地图 申博官网备用网址_88msc菲律宾申博 申博官网备用网址_申博sunbet官网