2014年4月30日

生物醫學2013

作者/江建勳(任教世新大學通識教育中心)

恐懼的味道會遺傳
如果一個特殊味道使你不舒服,但是你不知道為何如此,或許你應該問你的祖父母。
若小鼠的父親或祖父曾學習到將櫻花的味道與電刺激關連起來時,牠們於存在相同味道時變得更容易受到驚嚇,而且比起正常小鼠,這種小鼠在較低味道濃度時就會出現反應。2013年12月時, 美國艾莫瑞大學醫學院的布萊恩‧ 迪亞斯(Brian Dias)主持的研究,提供目前為止最佳的證據,即證明記憶或特徵可遺傳好幾代,也發現這種遺傳新的生物機制。從前的研究已經提出壓力事件能影響未來數代的情緒行為或新陳代謝,可能DNA 經由化學改變能將基因關閉或打開,這種機制已知為漸成基因遺傳(epigenetic inheritance)。

然而,雖然已經觀察到漸成基因改變,但要鑑定究竟是何物相關,有點像是在稻草堆中尋找一支針頭,那是因為許多基因同時控制行為或新陳代謝疾病,像是肥胖。味覺則是小有不同,個別味道例如苯乙酮(acetophenone,聞起來像是櫻花),時常結合至嗅球上的特殊受體,是鼻子與大腦間的介面(在此案例小型受體稱為M71),「由於我們知道基因製造此受體,我們能針對它去檢視,而乾草堆就變得小一些。」迪亞斯說。

公鼠以前若曾被調控使牠記得苯乙酮的味道與電擊相關,而且變成對其恐懼,牠們也發展出更多M71受體,使牠們偵測到量低得多的苯乙酮。迪亞斯也與艾莫瑞大學的凱瑞‧ 瑞斯勒(Kerry Ressler)合作, 由這些調控公鼠採取精子,並使用來讓母鼠受精, 當後代暴露於苯乙酮時,比當聞到中性的味道時更受到驚嚇,( 即使以前牠們從未聞到苯乙酮),而且牠們的孫子輩也是如此,可是當幼鼠暴露於不同的味道,並沒有顯示任何加強的反應。

比起小鼠出生於父母親沒有經過嗅覺調控,這些經過嗅覺調控小鼠的後代確實有更多M71受體在牠們的大腦裡,並對苯乙酮更敏感。迪底斯表示:有許多更真實的性質影響此特殊嗅覺受體,顯示在精子內有某種通知或容許資訊被遺傳的因子。由祖父小鼠及他們兒子的精子DNA序列來看,也顯示漸成基因標記在製造M71的基因上,這在對照小鼠中未見到。害怕苯乙酮的調控母鼠,似乎也會傳遞此「記憶」到下一代,雖然漸成基因標記在牠們的卵裡還未分析到。

忽視基因的權利
人們應能自由選擇是否要被告知,有關他們基因組裡,或他們小孩的基因組裡的危險因子。
基因組醫學的年代已經露出曙光,全基因組定序開始轉變罕見遺傳性疾病的診斷,在幾十年內這會是醫學照顧的例行性部分,但是倫理上的喧鬧聲在此新領域已經發生。在2013年6月時,美國醫學遺傳學及基因組學學院發表一份指引,主張如果基因定序結果顯示,在56個與24種嚴重疾病有關的基因發現任何缺失,必須告知。這想法是高舉可以減輕已知的危險,雖然在某些病例可能需要激烈的行動。被列入的基因與疾病中包括BRCA1基因的突變,是去年年初促使電影明星安潔莉娜裘莉進行雙乳切除術,以減少她發作乳癌危險的關鍵基因。

這個意圖值得讚賞,但是可能並非總是受到歡迎。想像你正尋求一種神祕疾病的原因,它已經帶你的小孩到死亡之門,你還要不要擔心其他潛在問題?其甚至可能不會增加危險,直到這個孩子生命晚期。並且若是有不受歡迎的驚奇,你與其他親戚可能攜帶相同的缺失,你要背上這些認知的重擔嗎?目前的經驗是發現大部分人選擇了解有關基因序列的每一件事,但是如果在諮商之後,一個家族決定他們寧可不瞭解某些危險,他們不應有這種權利嗎?這就是為何這份指引引發一場騷亂,而且為何某些診所給予家庭廣泛的基因諮商,來協助他們決定何種資訊是他們想要知道的。

在豬體內生長人類器官
實驗開始在動物宿主體內生長個人化器官。
古老的神化話中嵌合動物是獅子、蛇及山羊的怪物綜合體,我們可能很快地會製造出某些東西同樣讓人吃驚。一個小組的生物學家正試著以某種方式在豬體內生長完整的人類器官,目標是在動物宿主體內複製腎臟,如果某個人需要器官移植。日本「器官農場」的實驗已經在豬、小鼠及大鼠體內進行,不過到目前為止,管理辦法已經讓下一階段變得不可能,因為法規禁止使用人類幹細胞製作人類– 動物嵌合體。但是在2013年7 月,日本政府宣布新的管理規則,讓中內弘光(Horomitsu Nakauchi)與他在東京大學的小組開始培養部分細胞來自人類的動物。

中內說:「我們已經準備好進行實驗。」在表面上他的觀念十分簡單,他先生產一種豬缺乏他希望培育的器官(如腎臟),因人類「誘發性多能幹細胞」(induced pluripotent stem cells, iPS),能發育成體內任何種類的細胞,當人類誘發性多能幹細胞注射到缺乏腎臟的豬早期胚胎(一個囊胚),它們會與豬自身的細胞混合,所有器官最終含有豬及人細胞的混合物,除了腎臟之外。培育純粹來自人類細胞的腎臟,是希望腎臟將會被病人身體接受,不會被免疫系統排斥。

在2010~2013年間經過一連串劃時代的實驗之後,中內已經使得系統的每一個元素可在小鼠體內運作,而某些元素也已經轉移至豬,研究人員相信豬體對於人類器官而言是最適當的宿主,因為牠們的器官與我們形狀及大小大約相同。研究人告訴《新科學家》(New Scientist)雜誌,中內系統最大的障礙之一,是在目標人類器官內存在部分失散的豬細胞。......【更詳細的內容,請參閱第533期科學月刊】

延伸閱讀
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1. Geddes, Linda, Fear of smell can be passed down several generations, New Scientist Health New, 20140121.
2. Thomson, Helen, DNA tests can prevent the nest horsemeat scandal, New Scientist Health News Online, 20130213.
3. Griggs, Jessica, Are Alzheimer’s and diabetes the same disease, New Scientist Health News, 20131127.
4. Obama to scientists: Tell us how to calm gun violence, New Scientist Health News Online, 20130117.
5. MacKenzie, Debora, Is the new coronavirus the next SARS? New Scientist Health News, 20130214.
6. MacKenzie, Debora, Where has H7N9 bird flu come from? New Scientist Health News Online, 20130501.
7. The right to genetic ignorance. New Scientist Health New Online, 20130906.
8. Slezak, Michael, How to grow human spare organs inside pigs, New Scientist Health News Online, 20130716.
9. Lewis, Tanya, How many friends can your brain handle, Scientific American Health News Online, 20131114.

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