生物技術    
       
操縱基因
的時代來臨

  由於人類對DNA的結構與遺傳的作用機制已有相當的了解,生物技術已被應用到跨學門整合性科學 中,包括基因重組、細胞融合、單株抗體生產、蛋白質工程、組織培養及生物反應器工程等技術, 想像力有多高,創造力就有多高生物技術大大加強了人類改變生物遺傳特性的能力。

   
生物技術
的發展歷史
1980
  • 第一家生物技術公司上市-Genentech IPO
  • 利用基因工程技術製造單株抗體
1981
  • 研發出基因合成儀器
  • 單株抗體獲美國FDA通過
1982
  • 基因轉殖入老鼠
  • 疫苗合成
  • 第一個用重組DNA製造之人體用人類胰島素獲得FDA通過
1983
  • 合成第一個人造染色體
  • 重組DNA產品首次上市-胰島素
1984
  • 發現DNA「指紋」
  • 研發出第一個基因工程疫苗
1985
  • 研發聚合鏈反應(PCR)技術
  • 完成人類胰島素接受體DNA序列
  • FDA通過第二個基因工程發展出之藥物,也是第一個由生物技術公司販賣之藥物-人類生長激素
  • 核准α-干擾素對卡波西氏腫瘤之治療
1986
  • 第一個基因工程植物(蕃茄)之田間實驗
1987
  • 銷售第一個基因重組疫苗
1988
  • 第一個美國承認之基因轉殖鼠專利
  • 美國國會通過法案,允許加速通過治療末期疾病產品的審理過程
1989
  • 發現囊狀纖維瘤基因
  • FDA通過EPO(紅血球成長激素)
  • 部分歐洲國家通過淋巴間白素2(IL-2)
1990
  • 第一個人類基因治療
  • 進行第一個應用微生物製劑對付石油污染之試驗
1991
  • 生物技術公開上市融資創新記錄
1992
  • 通過第一個單株抗體顯影劑
  • 通過第二代C型肝炎篩選檢驗
  • 通過IL-2用來治療移轉性腎癌
1993
  • 證實大腸直腸癌基因
  • 醫療系統改革,導致生物技術公司資金籌措之不確定性及不安
  • Merck以60億美元併購Medco,顯示出美國醫藥產業正進行重整
1994
  • 基因轉殖鼠生產所有人類抗體
   

生物技術的應用

   
1.醫療、醫藥用品

1.生物藥物:胰島素、干擾素、生長激素的製造。
生物農藥的連結中研院分子生物研究所
http://www.sinica.edu.tw/imb/researcher/Yu-Chan-Chao/yu-chan-chao-c.html
2.單株抗體:作用類似導引飛彈,癌細胞表面有特殊受體(抗原),製造帶有癌細胞治療藥劑的單株抗體,此抗體和癌細胞表面抗原結合,阻斷癌細胞的受體,妨礙它吸收血流中的生長而將癌細胞殺死。
單株抗體的連結: http://www.lib.nsysu.edu.tw/cat/paper/bio/bio96.htm
       http://www.oncoprobe.com.tw/images/logo.gif
3.疫苗製造B型肝炎疫苗、口蹄疫疫苗。
4.基因治療:某些因遺傳基因缺陷的遺傳病,可將正常基因以病毒當載體,送入細胞內矯正原有的缺陷,以使正常功能,目前治療成功的案例是免疫方面的疾病,這是人類治療絕症的最後希望。
5.試管嬰兒:不孕症的治療。

   
2.農業上的運用

1.育種:動物育種植物育種
2.生物農藥:
3
.組織培養:大量繁殖家畜、農作物,如取蘭花芽的組織,在無菌的狀態下,利用培養基進行人工培育,即可獲得許許多多完全一樣的新個體。

   
3.轉殖動(植)物

將目的基因轉殖到動植物體內,其運用有:
(1)建立了解疾病的模式:如將人的乳癌腫瘤基因轉入鼠內,可提供科學家研究腫瘤如何形成,及新藥治療乳癌的過程 及成效評估。
(2)藉動物產生人們所需的蛋白:如將人製造抗體的基因轉入羊身上,使產生的羊奶中含有抗體,可治療疾病
(3)動物的品種改良:分子育種,如將抗蟲害的基因轉入大豆體內或是產乳汁高的基因轉入牛體內。
(4)幫助基礎生物科學研究。

   
4.法學上的微証物

用特定的酵素(如限制 ),可切割特定的DNA序列,以此酵素將人體的DNA切成斷片,因每個人的DNA分子結構不同,故切成的斷片也不相同,尤如人指紋一樣,故在犯罪現場採集到的頭髮、皮膚碎屑或血跡等,可以此技術(RFLP)將DNA切割放大後跑電泳比對,就可知誰是兇手。微物鑑識

   
5.食品、化妝品

大量生產氨基酸,並利用生物反應器大量生產醬油或酒,大量製造生物唇膏,生物甜味料,含乳酸菌的酸乳酪或優酪乳等

   
6.能源

充分開發利用生物量能源,利用稻桿或雜木製造酒精,利用汙泥提煉甲烷氣

   
7.礦業、工業

利用微生物回收金屬(細菌浸濾),利用微生物以木材大量生產紙漿

   
8.電子學

開發生物感應器,生物集成電路芯片,生物電腦等

   

五、生物技術的幾個操作方式:

 
1.基因重組

  讓目的基因和其他基因重組,可以接於大腸桿菌環狀DNA(質體)或用病毒為載體、或以電子槍直接打人等的方式操作。
  讓目的基因和其他基因重組,利用這種技術可以將來自不同生物的DNA切斷後,再接合成重組的DNA,放入細胞內,進行重組DNA的複製、轉錄及轉譯,以製造有用的蛋白質,或使具有此種重組DNA的生物產生某種特定的性狀。。
  目前成功的例子:人類的胰島素基因、干擾素基因、生長激素 基因植入大腸桿菌中大量生產。

 
2.細胞融合 使兩個不同種細胞結合成一個細胞,以便孕育出新的生物
細胞融合
的步驟:


1.細胞核接近


2.開始融合


3.漸漸合為一體


4.成為一個新細胞
3.移植細胞核 孕育無性繁殖系生物
4.組織培養 培育動植物的細胞或組織
5.染色體操作 孕育清一色的雌魚或雄魚
6.生物反應器 使微生物或酵素固定化,快速生產大量有用物質
7.細胞大量培養 大量培養動物或植物的細胞,以大量生產所需的物質
8.受精卵分割 培育出雙胞胎家畜

六、
生物科技的希望與危機

  生物技術的發展,目的在追求人類的健康和幸福,基因療法雖深具潛力,是治療癌症、遺傳性疾病之希望所在,但是基因控制著人類的生理機能、智能等性狀的表現,使用上不可不慎,是否應對使用的範圍有所規範,以避免發生優生選種,或改變人類倫理的爭議,否則科學家可以輕易的把人的基因改掉,或者意外的製造出特別的人種,後果將會是如何?
  轉殖動植物的分子育種,會不會創造出「怪物」而危害整個生態環境呢?複製羊「桃莉」的曝光,使得大眾開始注意基因科技的監督讓人類有機會反思「科技是否真的可以無所不能」?
  生物科技的發達,一些昔日只能在科幻世界裡發生的事情逐一實現。現在我們正獲得一些對人類有益的結果。不過生物科技不可能只有美好的一面,如果使用有誤,美好的一面可能變為醜惡的一面。
  例如改變基因,便有可能使本來無害的微生物,轉變為帶來新疫症的病菌。甚至假如將無性繁殖和嵌合體的技術應用於人類的身上,很難保不會培育出無性繁殖的人和嵌合體人。若真的出現這種情況,人的生命價值觀便會變得模糊,因而在人類社會中可能引起不安,甚至可能使社會陷入混亂。

  

 
 

  為了避免發生上述危機,一種新的趨勢正在形成,要在思考人類和生物生命的價值,並有效的使用生物科技。因此各國學者,於1975年在美國加州舉行會議,決定生物科技的研究只可在設備完善、與外界隔離的場所內進行。所謂生物科技倫理,就是生命倫理;直接參予生物科技的科學家,以及宗教家,甚至一般人,都十分需要尊重和維護生命。