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--  作者：泡泡龍
--  發佈時間：2006 01 15 10:08 AM

--  生物科技 戰勝疾病的無限可能


生物科技被視為新一波的主流產業，行政院於二○○一年宣示，要將台灣發展成亞太地區生物科技產業研發、製造與營運中心。在這塊號稱有「億萬商機」的生技巿場中，投資獲利還遙遠，而與人們有直接關係的健康獲利卻己經逐漸顯現。

更好的藥物、更準確的疾病診斷、更有效的治療方式，己經逐漸出現；未來，器官、組織可複製替換，保證系出同門不排斥；基因工程終結遺傳疾病家族代代相傳的悲劇...。

科學發展環環相扣，自一九五三年解開DNA雙螺旋結構的奧秘後，過去五十多年來，生物科技於醫藥上的應用已逐漸開花結果。二○○一年二月人類基因序列解碼，大量的基因資訊開啟這一波生技領域革命。從生產含有治病藥物或強化營養素的食物，到基因晶片、幹細胞治療、複製器官、複製人......。科幻小說的想像，開始有實現的基礎。

在追求完美健康的過程中，確有許多問題不容忽視──例如，誰能肯定哪些基因好，哪些基因必須消滅？當人類操控自然演化，基因的多樣性喪失，是否將培育出禁不起大環境變遷挑戰的新人類？

在慶賀常春二十周年的今天，我們粗淺的介紹生物科技在醫療領域的相關發展，文章預言的未來距離臨床醫學還有一段長路，卻值得期待。

【臨床應用】

• 終結難纏疾病

器官組織得以再生或複製，甚至人工化；癌症可以更有效的治療，甚至發展出預防疫苗；糖尿病、高血壓、高血脂......等慢性疾病得以根治而非控制。

生物科技，已成為人類與疾病這場戰爭，致勝的希望。

文＝丁彥伶

最受大眾注目，爭議最大的複製人，最初發展的目的其實並不是想要無性繁殖下一代，而是想要「創造宇宙繼起之生命」，不過這些人想「繼」的可不是其他的生命，而是希望能夠藉由複製技術，幫自己的靈魂製造一個更新更年輕的皮囊，然而複製的可不只身體，是另一個生命，想透過複製人克服老、病、死的宿命，還得想想別的辦法。

七年前複製桃莉羊的奇蹟，隨著桃莉羊有自己的生命、提早老化等等的結果，讓人類愈來愈明白複製的技術有其極限，但這種失望，卻也讓人類找到複製技術的出路──複製器官。

複製器官雖然早就是醫療研究的重點，但過去多著重於取代得之不易的捐贈器官，但在「複製臭皮囊」成為一個揹著有損倫理罪名的不道德行為後，複製器官除了能夠提供用來救命外，複製來幫自己增強生理功能也不成問題，更何況現在醫學發現只要種下幹細胞到某個器官裡，它就可能發展出符合那個器官功能的細胞，並且新生出年輕健康的組織，複製器官更加方便了。

而和複製器官技術齊頭並進的，還有人工組織，三、四年前，美國約翰霍並金斯大學就已經發展出「電子眼」，能利用人工電極的方式刺激盲人的視神經，許多受試盲胞不但能看到簡單線條，甚至能辨識顏色，而且預計十年內就能商業化。

至於兩年前剛完成全球第一例完整植入人體的人工心臟移植手術的美國，到上個月為止已經有十幾個人體內裝著人工心臟了。這種人工心臟只有葡萄柚般大小，約一公斤重，擁有充電電池，可以利用外部能源轉換蓄備電力，患者可以自由活動，不必接線到機器上，完全不影響患者的日常生活。

除了內臟外，上個月刊登在英國《新科學家》期刊的報告指出，美國南加利福尼亞大學經過十年針對實驗老鼠的大腦海馬迴切片進行數百萬次不同電信號刺激，建立海馬迴工作模式的數學模型的研究後，目前已經研發出大腦修補晶片，並將進行動物實驗，只要能找到植入的最佳位置，並確認安全無虞後，就計畫用在人體上，由於海馬迴被認為可能是記錄生活經歷並進行編碼而形成長期記憶及儲存的部位，因此未來或許可能解決中風、老年痴呆症或巴金森氏症等導致腦受損的後果。

想想，如果連人腦的損壞都能夠經由人工修補而重新恢復功能，透過隨時植入人工組織替換老化或退化的器官，終結疾病，甚至活到一千兩百歲，未必只是夢想！

• 器官複製與再生

也許有一天，當你對腸胃老是不聽話，吃了什麼東西都不舒服；或是覺得它們的吸收力太強，讓你變得太胖……等等原因，感到不耐煩時，隨時都可以把它們給換掉，改裝一個符合需要的新腸胃。當然，訂做新的心臟、肝臟......也不再是天方夜譚，因為科學家正在這麼做！

豬的血管改造成人工血管、豬皮改造成人工真皮，基因轉殖豬長出人可以用的心、肺等……。基因解碼讓科學家對複製技術有更大的突破，例如中國大陸和美國都報告過以細胞複製培養出人類耳朵等含軟骨的器官、甚至在裸鼠身上培養出人的耳朵。目前美國和法國的異體手臂移植、台大醫院和台大獸醫學系合作的動物異體腳移植也傳出成功的消息，未來只要能突破細胞培養和免疫排斥的瓶頸，複製器官的未來大有可為，這些科學上的進展，突破了器官老化衰退對生命的限制。

◇心臟

在心臟疾病的治療中，早就使用未來感十足的「生物科技治療」。例如心臟瓣膜缺損，從一九七四年就開始移植豬的瓣膜，新光醫院心臟內科醫師洪惠風表示，直到後來因為豬的心瓣膜容易損壞，約每八至九年就要換一次，才開始用金屬製的心臟瓣膜，然而金屬瓣膜容易發生凝血現象，患者必須長期服用抗凝血劑，但抗凝血劑吃多了容易出血，吃少了又易形成血塊，因此科學家又回頭研究是否能透過基因重組，延長豬瓣膜的使用年限。

目前最棘手的心臟問題當屬心肌壞死如心肌梗塞等引起的心臟衰竭，重度患者最後不得不面臨換心的命運，然而由於「好心」難求，基因轉殖豬成為醫界突破瓶頸的希望。

能不能直接用整顆豬心來替換病患已經壞死的心臟？研究人員正在努力，讀者或許還有印象，這兩年偶有幾隻豬寶寶的照片躍登醫藥新聞版面（可不是農產畜牧或寵物快報），每次刊登就代表著一頭基因轉殖豬（擁有人類基因的豬）誕生，不過直到今天，一切都還停留在實驗階段。

人身豬心的夢想尚未實現，讓心肌再生是另一個努力的方向。

傳統上心肌壞死後就無法再生，不過隨著我們對基因的了解，科學家在胚胎腦細胞中找到擁有再生能力的細胞，起初胚胎腦細胞是用於治療巴金森氏症、舞蹈症、中風等腦細胞損壞的病人，之後醫界發現胚胎腦細胞堪稱「萬能細胞」，是能夠發展成各個器官、組織的原生細胞──即所謂的「幹細胞」。

兩年前，德國杜塞道夫大學心臟科醫師史特勞爾從嚴重心肌梗塞，以致心肌壞死的患者骨髓中萃取出幹細胞並植入其壞死的左心肌中，十周後醫療小組發現這名四十六歲的男性病患心肌功能有明顯地改善。之後，法國醫師也在為嚴重冠狀動脈硬化的心臟病患進行繞道手術時，同時將從患者大腿肌肉中找到的原始肌肉幹細胞植入心臟，雖然這十名患者中有半數後來仍因中風去世，但在解剖後醫師發現，之前植入患者心臟的大腿肌幹細胞完全融入心臟肌肉，並已取代部分心肌功能，顯示心肌細胞仍具重建的能力。

◇肝臟再生

除了心肌能夠再生外，肝臟的再生也很有希望。紐約大學醫學院檢查接受男性骨髓捐贈的白血病女病患時發現，女病患的肝臟有男性的Ｙ染色體，顯示再生力旺盛的肝臟細胞也會利用外來的骨髓細胞來增強自己的細胞。而台大醫院婦產部之前也利用臍帶血中的幹細胞，在注入細胞生長因子等激素的體外培養，了解臍帶血幹細胞在刺激下如何變成肝臟細胞，甚至利用臍帶血注入肝臟有缺損的老鼠體內，了解老鼠的肝臟是否能生長出帶有人類基因的肝臟──如果成功，未來肝臟損壞的人類或許就不再需要肝臟移植了。

• 癌症

癌症在二、三十年前成為國人十大死因排行榜第一位，同時也是全球已開發國家的頭號殺手，這麼多年來無論手術、放射或化學治療的技術再怎麼進步，依舊無法改變罹患癌症和死於癌症人口逐年激增的事實，而在基因解碼後，終於讓醫學界在癌症治療上有了突破的方向。
基因解碼初期，科學家認為和基因有關的癌症大約有十∼二十％，然而乳癌、結腸癌、攝護腺癌，甚至是被認為和吸菸等後天生活習慣比較有關的肺癌等，都先後發現和部分基因組成有關，愈來愈多的證據顯示：癌症恐怕是先天基因註定的，這也表示，未來能解決的癌症可能愈來愈多。

近年來無論是開刀、放射線及化學藥物的毒殺性癌症治療，都已走到瓶頸，新世紀的癌症治療則朝向非毒殺性的方向。

非毒殺性的癌症治療包括免疫提升、誘導癌細胞走向良性分化、抑制癌細胞新生血管形成、誘導癌細胞凋亡、抑制癌細胞訊號傳遞及基因療法等六種，例如長庚醫院曾嘗試以維他Ａ合併治療子宮頸癌，發現能使癌細胞呈良性分化的成果。

兩年前法國也完成癌症疫苗的動物實驗，並開始進入人體試驗階段，他們發現許多癌症在患者一出生時的基因中就已經存在，因此癌細胞對於癌症疫苗都會有反應。法國學者的做法是針對每個癌症患者體內找出癌細胞中引發人體免疫效能的抗原，再把取出已經給予活化的癌細胞重新置入，因此這種癌症疫苗並不像預防流感、病毒性肝炎等傳染病的疫苗，是給一般人接種的，而是針對已經罹患癌症的患者，從患者本身體內抽出各種癌細胞來製造，聽起來很像前幾年從日本傳入，在台灣相當流行的「蓮見疫苗」，但卻又更具個人性及科學化，而這項計畫最近也顯示初步成效。

目前美國、歐洲等各地都在進行類似的研究，前年美國發布將利用非毒殺療法治療原本存活率不到十五％的非小細胞癌，希望在今年內能得到提高五年存活率到五成的成果。

最近國內也傳出令人興奮的消息，由台北榮總核子醫學部、國家多目標醫用迴旋加速器中心、台北醫學大學生物醫學材料研究所、中研院生物醫學研究所、陽明大學放射醫學科學研究所、原子能委員會核能研究所等單位共同進行的研究，已經成功在動物試驗中達到使癌細胞自殺的作用，研究人員首先利用反轉錄病毒做為運送治療成分的「載體」，將庖疹病毒胸腺嘧啶激素基因（HSV-tk）轉殖到患者的癌細胞中，再讓患者使用加上磷分子的抗皰疹病毒藥物，這個基因就會把藥物累積在細胞內，進而干擾癌細胞的分裂複製，破壞癌細胞生長複製極其快速而且不會死亡的特性，當它一再地複製錯誤，最後便會導致癌細胞的死亡。研究人員合併應用核子醫學影像進行精確檢測，能有效評估癌症治療的療效，還能減少患者一再切片檢查的不適，該研究團隊將在動物研究成功後，繼續進行人類的腦瘤、鼻咽癌、乳癌、肝癌、肺癌、大腸直腸癌、子宮頸癌等基因治療相關研究。

花蓮慈濟醫院則在抑制癌細胞新生血管形成的研究方面有突破，該院院長林欣榮表示，花蓮慈濟以老鼠進行腦瘤研究，發現利用血管抑制基因療法的有效率達六成以上，而且能使有腦瘤的老鼠壽命延長六個月以上；他表示，這相當人類的二十年壽命。林欣榮說，該院的血管抑制基因療法使用被「解除武裝」的腺病毒為載體，在嵌入血管抑制基因的同時也嵌入具有標記的特別蛋白質基因，當血管抑制基因進入患者的腫瘤細胞時，這些腫瘤細胞也被記上標記，未來檢查時只要偵測具有標記的細胞，就可以了解患者的治療效果，不必再採用痛苦且有危險性的組織切片方式檢測，他們將在該院的cGMP工廠能夠自行製造基因治療的藥物後，進一步向衛生署提出腦瘤血管抑制基因的人體試驗計畫。

除了這些未來的展望外，目前醫界在癌症的治療其實也有相當的進展，包括利用肝臟移植治療肝癌；而骨髓移植，或是利用臍帶血等培養出的幹細胞移植，目前能夠治療包括血液性腫瘤的急性淋巴性白血病、急性骨髓性白血病、慢性骨髓性白血病、骨髓發育不良徵候群，以及固態性腫瘤的脂肪瘤(Liposarcoma)、卵黃囊瘤(Yolk sac sarcoma)、神經母細胞瘤及非何杰金氏病；而像多發性骨髓瘤、淋巴瘤、卵巢癌、睪丸癌等，被視為「絕症」的癌症，也愈來愈有突破的可能。

• 遺傳疾病

對基因治療最寄予厚望、熱切期盼的，莫過於帶有遺傳性罕見疾病的家屬，許多家屬認為找出致病基因後，藉由基因治療能終結罕見疾病遺傳的悲劇。然而到目前為止，基因解碼對於罕見疾病最大的幫助，只有在疾病診斷，再幸運一點的，則是有助改善症狀或避免患者進一步致命的藥物研發，還無法達成完全治癒的理想。

基因解碼之所以對已經罹患罕見疾病的患者幫助不大的原因，主要是患者的疾病已經對他們的身體造成無可改變的破壞；就像當時台大醫院替罹患性黏多醣症的林伯熾進行骨髓移植，而後也在他的組織中發現捐贈者的基因，顯示捐贈骨髓者的幹細胞已在他體內發生效用，但之後對他的病情改善不多，之前國內多次成功完成的黏多醣骨髓移植，最多也只能維持生命，但對患者已經形成的身材矮小、骨骼變形等現況，無法多做改變。

不過基因解碼對於罕見疾病的診斷，以及家族的未來確實有頗大的助益；目前已知人類約有三萬六千多個基因，預估和遺傳基因有關的約有五千多種，過去光是檢測某一個基因的缺損，或是某些酵素的缺乏時，就得耗時數天甚至數周才能完成，而基因解碼再加上電腦的進步，利用更多探頭的基因晶片，未來能在更短的時間內檢測出患者基因的缺陷，再把這種檢測應用在罕見疾病家族的胎兒篩檢中，可以預防帶有重症罕見疾病的寶寶再出生，終結罕見疾病一代傳一代的家族悲劇。

罕見疾病家族最期待的是藉由基因治療，殖入改造過的正常基因，取代患者體內致病的異常基因，進而改造患者體內所有的細胞。然而被認為療效應該不錯的嚴重複合免疫缺陷症──「泡泡寶寶（因為患兒缺乏免疫力，必須終身在無菌室，或有如泡泡的太空裝內而得名）」，因基因治療研究中發現可能會引發致命併發症而終止研究，使許多罕見疾病的治療陷入僵局。

但還是有不少罕見疾病目前的治療已經展露曙光。

例如最早使用臍帶血的法國醫師，在一九八八年的時候就是利用臍帶血治療患有罕見先天性再生不良性貧血的「Fanconi氏病」；而去年來台訪問的美國明尼蘇達大學研究中心主任約翰華格納教授（Prof. John Wagner），則從三、四年前開始利用臍帶血治療也是罕見貧血症「范庫寧氏貧血症」，目前該中心每周至少進行兩例類似病例的治療，而在國內相當常見的重症地中海型貧血，骨髓移植或是臍帶血移植的效果也都不錯。

針對基因缺陷加以治療不僅困難，而且耗費不貲。許多具有遺傳性疾病的家族，早就藉由胚胎篩選的方式終結遺憾，例如多數「只傳子不傳女」的色盲、血友病等，只要確定所懷的胎兒是女胎，就不必擔心「禍延下一代」；另外還包括許多只會經由粒線體遺傳的疾病，如多數與肌肉萎縮有關的遺傳疾病──重症肌無力、肌肉萎縮症、肌肉纖維症，以及聽障等疾病，由於只會藉由帶病或帶因的母親卵細胞質的粒線體傳給下一代（父親的粒線體則在精蟲的尾端，精卵結合後會脫落在受精卵外，不會遺傳），目前美國及國內都有醫院採取更換他人捐贈的卵細胞質的方法，結果雖然很成功，但因有倫理方面的爭議，目前這種治療在醫界有不同的討論。

基因解碼除了解開許多難纏疾病可能和遺傳有關的秘密外，同時也促使治療藥物的研發，例如阿茲海默症，在被發現可能和第十九號染色體名為「ＡＰＯＥ」的基因有關後，美國醫界預計在近幾年內就可以利用最新的遺傳學技術，讓醫師可以精確預測患者用藥的療效或可能引發的副作用，進而能選擇最適當的藥物治療。

• 慢性文明病

◇糖尿病

根據推估，全球約有一．二億糖尿病人口，被認為是二十一世紀人類的頭號慢性文明病，再加上糖尿病容易引發無可治癒的失明、截肢、心臟病、中風等破壞全身組織的併發症，糖尿病也被認為是一種「全身性的癌症」。

愈文明、食物愈精緻的國家，愈難逃糖尿病的魔掌，操經濟或政治大權者中不乏「糖老鴨」一族，近年來生物科技對糖尿病的治療及改善也愈來愈有前景。

首先，是血糖監控更便利。嚴重糖尿病患者必須嚴格控制血糖，所以早晚均需忍受針扎指尖取血檢驗的刺痛，除了五、六年前有塗抹式局部麻醉藥劑能預防扎針疼痛外，這兩年包括血糖手表、血糖腰帶等機器相繼研發，主要都是希望能透過皮膚偵測到人體皮下組織的血糖濃度，讓需要監控血糖的患者省得「討皮痛」。

另外，在糖尿病治療方面，生物科技的進步除了研發出更穩定持久的控制血糖藥，讓患者控制血糖不必照三餐吃，一顆藥就能搞定外，對於胰島細胞毫無作用，必須注射胰島素的患者也有更新的突破。近年來研究顯示，利用膠質物把健康人的胰島組織包埋到患者體內，或是乾脆直接移植健康人的胰島細胞，今年一月的新英格蘭雜誌刊載一項美國研究認為，即使患者因此必須長期服用抗排斥藥，但由於很快就能發揮胰島素分泌的作用，對於隨時可能出現致命性高血糖或低血糖的嚴重型糖尿病患者，是未來的新選擇。

研究中，研究者將死亡的捐贈者的胰臟或胰島細胞移植到患者身上，但如果要發揮不必服藥的功能，患者每公斤體重必須植入一萬二千個胰島細胞，所以平均每位患者要移植兩次，甚至三次，約在手術四至五個月後，患者的血糖從二○○mg/dl降到一二○mg/dl。

整體而言，胰島細胞移植的前景看好，但困難的是器官捐贈不足，胰島細胞取得不易，而拜幹細胞研究發展之賜，以幹細胞培養胰島細胞的研究屢有突破，未來幹細胞取得方式更便利後，患者就可以利用自己的骨髓、甚至皮膚就能培養出幹細胞，移植到自己體內讓胰島細胞再長出來，就不必再使用抗排斥藥了。

◇心血管疾病

心血管疾病也是相當棘手的慢性文明病，除了前述利用幹細胞重建心肌外，目前也開始利用雷射在心臟打洞，讓心肌組織壞死缺氧的心臟，能再長出新的血管供應血流；此外，移植患者身體其他部位的骨骼肌來包夾心臟，輔助心臟收縮，對於等不到心臟捐贈的心衰竭患者也有極大幫助。

另外還有一種治療性的「心臟壓力褲」，擺脫一九六○年代研發初期的笨重外觀，改用輕型的壓力幫浦，穿著時會隨著患者心臟的律動，當患者心臟收縮時它就會放鬆，而心臟舒張時它就會充氣，輔助人體把血液擠回心臟，迫使心臟長出新生血管。研究顯示，只要每天穿著一小時，大約一周的時間患者心臟功能就能獲得改善，但台灣患者目前還無法取得。

◇中風

傳統的胚胎腦移植除能改善巴金森氏症，研究顯示對同樣也是腦損傷的中風，胚胎腦移植的效果也令人驚異，雖然在倫理考量下，利用胚胎進行治療的方式受到非議，但透過骨髓、臍帶血，甚至未來從皮膚或其他組織能更便利取得幹細胞後，將有更重大的治療突破。

• 軟骨及神經再生

隨著平均壽命的延長，關節炎逐漸受到重視。傳統及臨床觀察顯示關節軟骨無法再生，因此退化性關節炎的患者往往只能接受跛行或行動不便的事實，但目前研究發現，軟骨組織並非無法再生，而是再生能力低，利用組織工程技術已經可以在體外培養軟骨細胞，再植入患者損壞的關節處，能促使患者的關節軟骨再生；雖然目前全球有能力在體外培養軟骨組織的只有美國和歐洲兩個中心，以致整個療程需要上百萬，但已經有很多人受惠──去年世界杯足球賽大放異采的巴西球員羅納度，就是接受軟骨組織再生手術，才能在嚴重膝傷後還能重返球場的受益者。

除了軟骨組織能夠修復新生外，重建困難重重的神經再生也愈來愈有前途。台北榮總神經外科團隊接連有重大突破，除了期待臍帶血，該院鄭鴻志醫師更從脊髓損傷患者自己損壞的脊髓中，利用神經生長因子促使患者的脊髓神經再生，目前已有數十名患者重新站起來，未來人類對幹細胞更加了解後，脊髓損傷或將不再是惡夢！

• 愛滋病

令人恐懼的世紀黑死病愛滋病，這兩年的基因研究也發現一種基因突變──Delta32具有抗愛滋病毒傳染的作用；雖然只有約一成的北歐人後代擁有這種得天獨厚的基因，但只要操控基因的技術更進一步，誰還會說愛滋病是黑死病呢？

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