賀!鄭喬文理 黃怡寧同學
榮獲台灣基因醫學暨生物標記學會
2013年「基因廣角鏡」徵文比賽
高中職組第一名
基因科技──那壯麗的鑽石山
南科實中二年三班 黃怡寧
昏黃燈光下,她細白的修長手指夾著扁平的小木梳子,輕輕的梳理日漸稀疏的秀髮,鏡中的她又紅了眼眶,醫生幾乎判了她死刑-急性淋巴性白血病,但她依然頑強的抵抗著。合併化療治癒的機率應該很高,但這些強效的藥物 (6-mecraptopurine) 可能帶來很大的副作用。所幸,遺傳學家前幾年發現每300個人中約有一人缺乏代謝6-mecraptopurine酵素,醫生檢測基因後,發現她就是缺乏代謝此藥物的孩子,醫生因此開始調整藥物的劑量。小女孩多想回到曾經快樂與燦爛的天地,她一直相信揭露DNA秘密,可讓我們做出更好的選擇,未來利用基因體檢可以幫助個人化醫療,因此鼓勵家人有機會做基因體檢,知道自己得疾病風險,努力運動、注意飲食。
像白淨海灘上的貝殼砂,朦朧深夜裡的點點亮星,似微小卻不可或缺的,人體內最繁複又單純的「基因」。
穿過矇矇時光隧道,孟德爾在大片豌豆花海中悟得「遺傳因子」的存在,後人命名遺傳因子為「基因」,但科學家們仍然不知道遺傳物質在哪裡,在1940年代以前,蛋白質一直被認為是最可能的遺傳物質。英國科學家格里夫茲的肺炎雙球菌的研究是非常重要的,發現了細菌轉型的現象,只是還不知道DNA所扮演的角色。
多年以後艾佛瑞繼續進行轉型因子的研究,提出讓細菌發生轉型現象的轉型因子是DNA,才推翻了蛋白質是遺傳物質的概念。再由赫許和蔡斯進一步用放射同位素標定法確定了DNA是遺傳物質,驗證了「基因」是由「DNA」編列而成的,而非「蛋白質」。
此後科學家對DNA的結構開始有濃厚的興趣,由富蘭克林所拍攝DNA晶體繞射圖片,華生和克里克在1950年代推測出DNA為雙股螺旋的結構。DNA的結構清楚以後,DNA相關研究瞬間暴增,增進了人類對基因之了解,也增進了人類對自己的認識。DNA是由一個個單純的A、T、C、G小將們淘氣排著隊,交錯編織成的條條不同樣貌之隊伍。不曾看過鋪滿相同組合的貝殼砂灘,也不曾在相異兩地望得一模一樣的星空,正如每個人體內,那些不盡相同的基因相貌。
圖一:原來那些不盡相同的基因都是由DNA 決定的
召集著全世界的科學家們解續DNA後,人類又更加一步認識基因,科學家們由此特性更突發奇想的動手更改A、T、C、G的排列,想藉由改變DNA的序列,接連改變下游的RNA與蛋白質,改變人體天生的面貌。這樣的做法更是在生物科技上得一種創新,生物科技因而迅速發展。生物科技是以生物包括植物,動物,微生物為材料而發展的科學技術。遠在幾千年前生物科技就存在了,像是以酵母菌來發酵食品或以育種培養出較好的下一代,直到現代發現了DNA的結構、基因的解碼與分子生物知識及技術的大躍進,生物科技更跳脫原本的樣貌,在不同物種間DNA的剪接,以核苷酸與核苷酸間舞動成一曲又一曲神奇的旋律,與傳統生物科技劃出一道時代的分水嶺,兩側孕育著截然不同的生物科技面貌。
圖二:剪下這一段完美的DNA,準備做基因治療
自從DNA的結構確定後,基因的分子生物學在醫學上的貢獻非凡。科學家們已經利用一些重組DNA科技,製造出許多產品,如人類胰島素、人類生長荷爾蒙、表皮生長因子、腫瘤壞死因子、干擾素、B型肝炎疫苗等等。人類基因體計畫對人類的23對染色體,含有三十億鹼基對序列的了解,並與其他物種做比較,科學家們興奮的發現,一些人類基因在不同物種中可以找到類似的基因,且不同物種使用的密碼子是相同的,因此科學們可以用較簡單的物種,例如酵母菌、果蠅甚至原核生物細菌,來研究致癌基因及腫瘤抑制基因。這些研究不但幫助癌症之檢測、治療、並提醒致癌率較高的民眾減少暴露於致癌物及選擇別種生活型態,以降低致癌風險。基因治療也是科學家們發展出來的新興治療方法,科學家們把正常的基因放入人體內置換不正常的基因,例如治療鐮刀型貧血,可將一段正常的血紅蛋白基因,輸入病患的骨髓幹細胞裡,已有相當的進展。又如找出人類疾病基因,針對此基因進行沉默、剔除或標靶治療。在探索自身祕密的同時,也可發展個人化的醫療,想必在未來能夠挽救更多生命。
發展基因生物科技如一處挖不盡的鑽石山,為人類帶來高水準的生活品質及無限希望與可能。如今分子生物技術的卓越,更能巧妙精確的處理基因,這樣的技術像是通往鑽石山內部的通道。適當的開採下,這座鑽石山將綻放醉人的晶亮光芒,四射,璀燦出更多新奇的醫療。
然而同時我們也要思考新科技,在人類的健康方面,是否因新的治療方式產生過敏或其他疾病,當我們對基因越來越了解時,我們該不該知道自己的疾病風險?如何適當的檢測基因,預測病程?在整個生態環境方面,是否因我們創造出新的科技降低生物多樣性或破壞生態平衡,導致其他物種的絕滅?在道德方面,利用某些其他物種基因是否妥當?我個人相信只要同時考慮這些問題,新的基因科技發展,必幫助我們做出更好的健康選擇,未來世界會更好。
晚風吹起,在燦爛星星高掛的昏暗夜空下,貝殼砂溪溪窣窣流竄,白色浪花微微湧上海灘一波又一波的輕輕拍打,那種安逸,那種祥和,彷彿在向全人類低語,基因工程也該如此是當使用,無數的寧靜才能在一次又一次的晝夜交替下,持續的出現在貝殼砂灘上……
圖三:點點亮星似人體內最繁複又單純的「基因」
參考文獻
Collins F. S. 鄭方逸 譯。基因救命手冊。
James D.Watson. The Double Helix. 陳正萱、張項譯。雙螺旋DNA結構者的青春告白。
Neil A. Campbell et al. 楊怡真等人譯。BIOLOGY: Concepts& Connection (3th ed.) 彩色圖說生物學,
概念與關聯性。