0

0
0

文字

分享

0
0
0

基因研究的怪才,克雷格·凡特生日|科學史上的今天:10/14

張瑞棋_96
・2015/10/14 ・1038字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

1990年,由美國能源部和國家衛生研究院主導的國際人類基因組計畫正式啟動,預定花費三十億美元,以十五年的時間解出人類DNA的全部三十億個字母。結果2000年6月26日這一天,美國總統柯林頓與英國首相布萊爾就共同向世人宣布:人類基因組計畫的初步草圖已經完成。

美國總統柯林頓與英國首相布萊爾就共同向世人宣布人類基因組計畫的初步草圖已經完成。圖片來源:Individualized Medicine blog

這項重要的里程碑能比預定時間提早五年達成,關鍵人物就是當時站在柯林頓右後方的克雷格·凡特(J. Craig Venter, 1946年10月14日- ),一位極具爭議性的生物學家。

凡特於1984年加入國家衛生研究院。他一直鍾情於使用更快速的「霰彈槍定序法」來破解基因組;基本上就是將基因組打斷為數百萬個小片段,再根據小片段之首尾與其它片段首尾的重疊性,找出片段原來的順序。但這個方法的精確性頗有爭議,人類基因組計畫團隊大部分成員還寧可採取按部就班的傳統方式。為之氣餒的凡特在遇到金主願意出資讓他盡情發揮後,便在1992年辭職,成立新公司。

凡特雖然在流感嗜血桿菌上證明了他的方法確實可行,卻與主其事者在專利申請與運用上意見不合,終於在1996年憤而求去。但不久後,生產自動化定序儀器的廠商即主動表達全力支持之意,於是凡特於1998年成立的賽雷拉基因公司(Celera Genomics),大手筆的採用三百台最新的自動化定序儀,打算在兩年內就全面破解人類基因組。

這個豪情干雲的宣告令國際人類基因組計畫團隊大為緊張,因為他們本著科學精神,總是將最新發現公諸於世。但如此賽雷拉便可直接取用,借力使力,卻不公布自己的成果,當然會率先達鎮。尤其此時整個計畫已花費約十九億美元,民眾若以為這個半路殺出的程咬金以兩年時間就完成他們的十五年計畫,他們如何交代!於是在美國政府出面協調下,雙方陣營才同意彼此合作,共享榮耀。

但如此一來,凡特當初打的如意算盤──將基因的優先獲知權賣給藥廠──就破滅了。賽雷拉的股價於記者會的第二天就下跌10%,到了2002年初更是一蹶不振,凡特因此黯然辭職。

不過凡特本人可未一蹶不振;他於2005年成立「合成基因組公司」(Synthetic Genomics),2010年宣布成功製造出史上第一個由人工合成基因組構成的人工生命,再度引起議論紛紛。充滿爭議性的凡特突顯了科學家的角色定位問題,其是非功過或許有待未來才能論斷了。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

文章難易度
張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 323 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。


0

0
0

文字

分享

0
0
0

母體的免疫特區:為什麼子宮不會排斥胎兒?——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/22 ・2258字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

說來奇怪,人們早在十七世紀就開始嘗試輸血了。當然,最初人們並不瞭解血型或關於血液的其他基本事實,但他們已經開始把血液從一個人的身體輸到另一個人的身體裡,事實上,這無疑等於謀殺(現在眾所周知的 ABO 血型劃分是從一九○○年開始的)。

人們嘗試了各種類型的實驗和手段:把一隻動物的血輸進另一隻動物,把動物的血輸進人體,把一個人的血輸進另一個人體內,等等。

說得客氣一點,結果有好有壞,不過,在出現了一、兩例死亡事件之後,法國立法禁止了輸血。在接下來的一個半世紀裡,輸血幾乎銷聲匿跡。到了十九世紀,這項操作又重新引起了人們的興趣。時至今日,只要確保血型匹配,輸血就是安全的。

時至今日,只要確保血型匹配,輸血就是安全的。圖/Pixabay

這就是血液的情況。相對來說,輸血比較簡單,但是要在人與人之間移植其他細胞或組織,就困難多了。隨著移植技術的進步,人們可以從供體那裡接受心臟、腎臟、肝臟,以及其他器官,但是受體會出現排斥。受體的免疫系統會馬上識別出一大塊外來物質進入了身體,並試圖反抗。即使移植的器官來自最匹配的供體,受體患者也需要接受免疫抑制藥物治療,來緩解它們對「入侵器官」的免疫排斥。通常來說,人體並不會輕易接納外來物質——在上一章裡,我描述了人體不接納它們的一些方式。

但是,即便我們知道了這些事實,直到一九五三年,才有人試著來認真思考懷孕這件事:在十月懷胎的過程中,孕婦可以跟肚子裡的孩子和平相處,似乎沒有什麼負面效應。顯然,孩子並不是母親的簡單複製品,他們的免疫組成也不盡相同——因為胎兒有一半的基因來自父親,因此遺傳重組之後產生了一個明顯不同的新個體。

所以,問題是,母親如何容忍了體內的另一個生命呢

我們的生殖策略(即「用一個人來孵育另一個人」)裡有許多未解之謎,這不過是其中一個較不明顯並且格外難解的問題而已。事實上,即使在今天,我們也不清楚孕婦容忍胎兒的生理機制。我們知道,母親依然會對所有其他的外來物質產生免疫反應,我們也知道胎兒並沒有與母親的免疫系統在生理上完全隔離,受到特殊庇護。貌似孕婦與胎兒的關係裡有一些特殊而且非常複雜的事情。

孕婦與胎兒的關係裡有一些特殊而且非常複雜的事情。圖/Pexels

這可能早在受精之初就開始了。從那時起,母親的身體就開始逐漸習慣父親的基因。在懷孕的早期,發育中的胚胎就與母親的子宮開啟了複雜的對話。胚胎不僅躲在胎盤背後來逃避母親的免疫反應,而且還分泌一些分子用來針對性地防禦母親的免疫細胞,因為後者更危險。母親的自然殺手細胞和 T 細胞在胎盤外盤旋,但是它們並不是為了殺死胚胎細胞,而是轉入調控模式,開始釋放出抑制免疫反應的訊號,並確保胚胎安全進入子宮(同時促進胚胎的血管生長,這對胎兒來說是好事)。同時,胚胎細胞也不會表達第一型主要組織相容性複合體分子,以逃避免疫監視(有些感染病毒也使用這種策略來逃避免疫監視和攻擊)。此外,母親的免疫系統接觸胎兒的蛋白質並開始學著容忍它們。

除此之外,母親的免疫系統也會受到廣泛且微妙的抑制——但不嚴重,因為孕婦仍然能夠抵禦感染。整個免疫系統會下調一級。這也是為什麼有些女性的自體免疫疾病在懷孕期間會有所緩解。

目前我們的理解是這樣的:在不同類型的細胞和訊號的作用下,子宮成了免疫系統的特區(其他免疫特區還包括大腦、眼睛和睪丸),更少發生發炎。胚胎與母親的免疫細胞會進行活躍的對話,它們能在整個孕期和平相處。

在不同類型的細胞和訊號的作用下,子宮成了免疫系統的特區,更少發生發炎。圖/Pexels

當然,這個過程可能會出錯,而且偶爾也的確會出錯。當出現問題的時候,母親就會對胎兒發生免疫反應。在極端的情況下,這可能會導致女性不孕。在懷孕的早期,它可能會引起自然流產;在懷孕後期,這可能會引起一種叫作「子癇前症」的發炎反應,對母子都非常危險。

最後,說一件有點詭異的事情:胚胎細胞有辦法從胎盤中游離出去,進入母親的血液系統。

之前有理論認為,這也許是為了下調母親的整個免疫系統,使它對胎兒的出現做足準備,這可能也是母嬰對話的一部分。但是,最近幾年,研究者發現事情可能沒有那麼簡單:有些胚胎細胞即使在分娩之後仍然在母親的血液裡逗留——事實上,可以在分娩之後存活數年,從免疫學的角度看,這真說不通。研究者發現,它們會出現在母親的許多組織裡——包括肝臟、心臟,甚至大腦——它們可以發育成熟,變成正常的肝臟、心臟或是腦細胞,留在母親體內。讓我再說一遍:由於我妻子生了我的孩子,她體內和大腦裡的一些細胞現在也有我的基因了。這被稱為母胎微嵌合。目前沒人知道為什麼會這樣。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田出版

麥田出版_96
1 篇文章 ・ 3 位粉絲
1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策