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2009/04/17

基因治療

人類的正常基因組,有部分是祖先遺傳的廢物和殘留的癌基因,癌病可說與生俱來,長期潛伏,平日個體生活正常,癌基因相當穩定。身體有病變,人類有免疫機制與之抗衡,例如有種抑制基因 p53,激發別的基因產生一種 p21 的蛋白質,這種蛋白質相當於發號施令,可使細胞停止分裂,癌症就是由於細胞不斷增生所致。有的基因,是負責修補 DNA 的錯誤遺傳信息,90 % 患乳癌婦女,就是由於缺少了修復機制的基因(BRCA1 和 BRCA2)所致。
平靜的癌基因,只有受了外來因素的激活,才戰勝質弱的基因功能,像火山爆發,一發不可收拾,誘發細胞朝惡性方向發展,變成自私的癌細胞,一個勁不斷分裂增生,逐漸轉移至身體其他各個器官,終至病人崩潰,這便是大家熟悉的可怕癌症。
致癌的原因來自多方面,吸煙是化學物(尼古丁)致癌中最顯著的一種,胃癌多由微生物(幽門螺旋菌)引起;癌病仍是人類大敵,美國每天平均有一千五百人死於癌病,而以黑人佔多。癌症的另一個現象,是發達國家的病人數量竟比開發中國家多,可見,生活富裕不全是福份。

中國有隻廣譜的治癌新藥("今又生")上市發售,據說獲國家食品藥品監管局批准,臨床應用有相當療效云云。用的便是基因治療的原理,替病人注射 p53 抗癌基因,恢復病人抑制細胞分裂的功能。所謂廣譜,是指可治療多種癌症,因為 p53 與結腸癌、肺癌、乳癌等五十多種癌症有關。

人類首宗基因治療的例子,是 20 年前替一個患上嚴重綜合性免疫力的四歲女童做手術,輸血到她缺少 adenosine deaminase(脫氨脢)的身體內,這種基因治療法只及於體細胞,無助於她的性細胞,她若結婚生小孩,孩子仍然有同樣疾病,要令下一代也有免疫力,便得在精子和卵子內做基因治療,這又牽涉到優生的倫理問題。(3之3)

基因數

人體約由 75 萬億細胞組成,表現為循環、呼吸、消化等十個相互依賴的系統,兩百多種型態,這些細胞的壽命和功能都不同,但每個細胞都有相同的遺傳信息,由細胞核內染色體的 DNA 序列中基因決定。人類有 46 條染色體,成 23對,蚊有 6 條,豌豆和野玫瑰有14 條,洋蔥有 16 條,大麻有 20 條,貓有 38 條,變形蟲有 50 條, 雞和狗各有 78 條,金魚多達 94 條;和人類近似的黑猩猩有 48 條,煙草也有 48 條,都比人類多出兩條,染色體的多少,與一般人心目中生物的高低等無關。

DNA(去氧核糖核酸)的基本單位是核甘酸(nucleotide),由糖、磷酸和含氮的鹼基三種成分組成,鹼基有四種形式,分別用 A 、G、 C 、T 四個簡稱表達。DNA 的分子結構,像一把螺旋長梯,梯兩邊是糖和磷酸,梯當中的一級級橫檔,由鹼基兩兩配對而成, A 只與 T 連接,G 只與 C 連接,這是一條不變的規律。1953年,DNA 雙螺旋結構的發現,是人類科學發現的里程碑,2003年舉辦過50周年紀念,出版了不少這方面的新書。

人類的 23 對染色體約有 32 億鹼基對,其中約含 30,000 個基因,比原先估計的 70,000 至 100,000 萬個基因少得多,與青蛙和鯊魚的基因數相當,引致肺結核病的桿菌的基因數是 4,000 酵母是 6,000,果蠅是13,000,線虫是 18,000,但果蠅表現的型態比線虫複雜,一種簡單的植物擬南芥,基因數達 26,000,又比線虫多,人類與蠑螈相比,基因數就顯得太少,蠑螈有 150 億鹼基對,有種單細胞變形蟲,基因數竟有人類200多倍,以上証明另一個生物特殊現象,生物表現型態的複雜,與基因數多少沒有必然關係,連 DNA 結構發現者之一的華森都引以為奇,其中一個可能原因,是人類的同一基因可產生不止一種的蛋白質,這令蛋白組的研究比基因測序繁複得多。(3之2)

基因測繪靠電腦

理解人類基因的重要性,今時已盡人皆知,有關人類細胞核內23對染色體的基因組圖譜,亦於2000年的6月26日由美國兩組科學家同時聲明完成。一組是花錢多進度慢的公營機構,另一組是花錢較少進度快的的私營機構,這家私營公司叫 Celera ,拉丁文裡有迅速的意思,他們的宣傳口號是 " 發現決不等待 "。

科學界分秒必爭,只要兔子不懶睡,這場龜兔賽跑的贏家,肯定是兔而不是龜,公家輸了面子下不來,結果由前總統克林頓出面擺平,陪同兩組科學家的領導人科林斯和凡達招待記者。公家不牟利,科學上有新發現,資料公開不獨佔;私人投資要回報,有所發現,講求專利,但人類基因組圖譜關涉全人類福祉,難免要盡量公開。

其實,兩組科學家用的是不同研究方法,各有利弊,也各有成功先例,簡言之,公家用的是圖譜比對法,準確但花錢多進度慢,私營機構用的是霰彈拼合法,花錢較少進度快,但事後要經檢測比對,同樣耗時。 Celera 是走精面,有了發現成果再說,其後的比對檢測,藉現代高速電腦的幫助,亦可節省時間,這方面,高速電腦起了關鍵作用。科學家手上只要掌握了優良工具,發現發明都事半功倍,任何生物的基因組圖譜,都能測定和繪製出來。
<<時代>>百人榜之一的另一數學神童 Eric Lander ,便是運用兩筆大資金,購進有專用目標的先進電腦,接下不少檢測工作。Lander 是天才學生,得過西屋(電器公司)科學比賽獎,這項美國中學生的科學比賽獎,現已改由英特爾電腦軟件公司贊助。他在普林斯頓數學系以第一名畢業,又得了英國著名的羅德獎學金進牛津深造,他在哈佛教經濟學時,才開始閱讀基因著作,多才多藝。他目前的工作很有意思,結合麻省理工學院和哈佛的工程和醫學專才,為人類病源和治療找出片新天地。(3之1)

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