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科學家成功利用已分化之白血球細胞複製小鼠

褚志斌　(芝加哥大學博士後研究員)

近年來複製動物已經成為最熱門的生物醫學研究議題，然而，因為是否應該使用人類胚胎幹細胞來進行複製實驗一直因為道德考量而爭議不休，使得幹細胞複製等相關實驗無法快速進展。美國科學家因此轉向尋求利用已經分化的體細胞來複製動物，因為這樣可以避開道德爭議。一般認為，幹細胞(stem cell)因為保有分化成各種組織器官細胞的能力，因此最適合利用來複製一整隻的新動物。而已經分化的體細胞，例如腦細胞、血球細胞、骨細胞或表皮細胞，因為已經分化成特定組織的細胞，加上其細胞分裂受到很多基因表現的限制，因此很難用來複製新的動物。

依據自然(Nature)雜誌報導，兩個在美國的中國人教授的團隊成功利用分化血球細胞來複製小鼠，而且效果比使用幹細胞更好。康乃狄克大學(University of Connecticut in Storrs)的Xiangzhong Yang和匹茲堡大學(University of Pittsburgh, Pennsylvania)的Tao Cheng的研究團隊利用老鼠的血球細胞，成功複製出小鼠。他們利用體細胞核轉移技術(somatic cell nuclear transfer)，這種技術是將卵細胞的細胞核剔除，然後將已經分化的體細胞(例如皮膚細胞)的細胞核植入卵細胞，當初第一隻複製羊桃莉就是利用這種技術。這個過程可以讓體細胞的細胞核的DNA訊息重新改寫(reprogram)，刪除體細胞分化成特定功能細胞的訊息，讓該細胞核回到最原始的狀態，以便能像幹細胞一樣分化成各種不同的組織器官細胞。

Yang和Cheng比較了三個不同分化階段的老鼠血球細胞，第一種是造血幹細胞(hematopoietic stem cell)，這種血球細胞可以分化成各種血球細胞；第二種是已經分化到中等程度的血球前驅細胞(progenitor cells)，它們只能再分化成特定幾種血球細胞；第三種是完全分化的多核顆粒性白血球(granulocytes)。出乎研究者意料之外，他們發現第三種分化最完全的多核顆粒性白血球，最容易用來複製小鼠。細胞核轉移之後，多核顆粒性白血球中有35%變成胚胎，最終有兩隻小鼠出生，不過一出生隨即死亡。血球前驅細胞只有11%形成胚胎，而分化最少的造血幹細胞只有8%形成胚胎，而且這兩種細胞都沒有成功複製出小鼠。他們把這結果發表在自然遺傳雜誌上(Sung L.-Y., et al. Nature Geneticspublished online (2006) doi: 10.1038/ng1895)。Yang認為，這個實驗結果揭示出未來可以從病患的血液樣本中得到血球細胞、用來複製產生胚胎細胞，再從中獲取胚胎幹細胞(embryonic stem cell)來治病，這樣就不需要從病患體內摘取幹細胞而引發道德爭議。

不過上有其他生物學家對這個結論心存疑惑，因為分化程度最多的多核顆粒性白血竟然比造血幹細胞還容易複製出小鼠，實在有為大多數生物學家的預期。其它人質疑，這個結論可能是血球細胞特有的結果；有可能多核顆粒性白血球剛好表現一些能夠促進複製的基因或蛋白質；也有可能是造血幹細胞比其它組織的幹細胞更難用來進行複製。而小鼠一出生即死亡，也令人懷疑是否老鼠血球細胞缺乏部分形成完整健康複製小鼠所必須的DNA資訊？因此生物學家認為需要進行更多不同組織體細胞的複製實驗，才能確定是否分化較多的體細胞會比該組織的幹細胞更容易用來複製。生物學家還在努力瞭解為何複製過程這麼困難？為何成功率極低而非100%？為何有些細胞特別好複製？對於一般實驗中，體細胞較難用來複製，生物學家尚不明白這是因為已經分化的體細胞很難將DNA訊息改寫？還是因為利用體細胞複製時，真正長出複製胚胎的其實是潛藏在體細胞群中數量極微小的組織幹細胞？當初複製桃莉時，是使用乳腺細胞(mammary gland)，不過生物學家並不知道長出桃莉的，究竟是分化的乳腺細胞？還是乳腺內的幹細胞？不過因為幹細胞實驗的道德爭議，許多國家的生物學家正設法讓體細胞能更容易用來進行複製實驗和醫療用途。