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科學家成功複製人類幹細胞

在複製羊桃莉誕生的15年之後,科學家終於成功利用同樣的技術複製出人類胚胎幹細胞(embryonic stem cells, ESCs)。因為這樣複製出的幹細胞和捐贈者的遺傳組成一樣,未來可以應用在治療從糖尿病到帕金森氏症等多種疾病。

複製桃莉羊的技術,可以製造出和患者相容的胚胎幹細胞,但是這幾年許多科學家嘗試複製人類胚胎幹細胞都失敗,而且一直延伸出道德爭論還有學術醜聞,大多數的研究團隊都紛紛放棄了這麼嚴苛的技術。

奧勒崗健康與科學大學(Oregon Health and Science University)的生殖生物學專家米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov),發表在本週《Cell》的研究報告[1]表示,他和研究團隊成功製造出與患者相容的胚胎幹細胞,而且研究團隊積極證明這項技術有後續發展的價值。幹細胞複製技術的爭議又再度點燃。

「治療性複製」(Therapeutic cloning)或稱作「體細胞細胞核轉植」(somatic-cell nuclear transfer, SCNT)就和1996年複製桃莉羊的方法一樣(如下圖):捐贈的體細胞-像是皮膚細胞的細胞核,植入已經去除細胞核的未受精卵中;等到這顆帶有外來細胞核的卵發育到了囊胚(blastocyst)時期,就培養成穩定的細胞株。這支細胞株的遺傳組成和捐贈者相同,而且可以分化成任何種類的人類體細胞。

這幾年許多科學家嘗試複製人類胚胎幹細胞,但是都沒有成功。最有名的就是南韓首爾大學(Seoul National University)的黃禹錫,他在2004年及2005年宣稱從百餘顆人類卵細胞完成體細胞細胞核轉植,但是後來都被證實研究報告造假。另外,2007年米塔利波夫在猴子上完成體細胞細胞核轉植[2]

米塔利波夫和研究團隊去年九月開始這項研究。十二月,一些錯誤的開始,四株研究團隊複製的胚胎開始成長。團隊中的日籍科學家立花真仁(Masahito Tachibana)博士,緊張地取出1mm平方的細胞樣本到新的培養盤上培養,細胞仍持續生長,也就表示細胞株複製成功了!米塔利波夫馬上取消假期,他說:「我非常樂意在聖誕假期期間培養細胞;我的家人明白的。」

在成功之前,研究團隊遇到一點技術問題:研究團隊利用不具活性的仙台病毒(Sendai virus)使卵細胞和體細胞融合,再用電擊讓胚胎開始發育。當研究團隊第一次嘗試製造出囊胚時,沒有穩定的細胞株,後來他們加入了咖啡因,避免卵細胞過早活化。

研究團隊使用的都不是新技術,但是他們在複製人類幹細胞之前,利用超過1000顆猴子卵細胞測試了不同的組合。紐約幹細胞基金會(New York Stem Cell Foundation)的專家艾格理(Dieter Egli)說:「他們大大改進了幹細胞複製的操作流程。這是大新聞!而且我相信研究成果能令人信服。」

研究只花了幾個月就完成。米塔利波夫說:「大家說,你在2007年就在猴子上完成了研究,為什麼過了六年才在人類身上成功?」他解釋,大多數的時間都花在美國的胚胎研究管理條例上。

研究團隊還進行了一連串的實驗,證明他們能夠從不同種類的體細胞轉植幹細胞。第一支細胞株是從一名患有罕見萊氏症(Leigh syndrome)的嬰兒的皮膚細胞轉植而成,證明了較成熟的體細胞也能轉植成幹細胞。

這樣的技術不需要太多的卵子,研究團隊只用了來自一位捐贈者的15顆卵細胞就製造出細胞株,另外5顆來自其他捐贈者的卵細胞則製造了其他細胞株。研究團隊使用的方法非常有效率,也能說服大家「體細胞細胞核轉植技術」仍值得研究。卵子捐贈者能收到美金3000到7000不等的補償金,這對研究來說不只是大開銷,也有生物倫理、風險、以及器官交易的問題。

由於體細胞細胞核轉植技術要破壞胚胎,來自美國國立衛生研究院(National Institutes of Health, NIH)的研究經費無法運用在相關的研究,阻礙了後續臨床的發展。

另一項阻礙是大眾擔心幹細胞複製技術會被用來製造複製人。基因政策研究中心(Genetics Policy Institute)的主任席格(Bernard Siegel)說,有時候科學家會煽動「複製激情」(cloning hysteria)指出對手有能力複製人類,但是十幾年來,米塔利波夫的研究團隊都複製猴子失敗。真仁博士說,下一步就是向大眾解釋:為什麼體細胞細胞核轉植無法複製出人類。

 

資料來源:Human stem cells created by cloning. NatureNews [15 May 2013]

參考資料:

  1. Tachibana, M. et al. Cell http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2013.05.006 (2013).
  2. Byrne, J. A. et al. Nature 450, 497–502 (2007).

 

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關於作者

陸子鈞

Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。