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孕育桃莉羊的新創公司(PPL Therapeutics)之殞落—談「基改技術的關鍵性」

複製人一直是科幻小說、電影歷久不衰的主題,1996年桃莉羊(Dolly)的誕生引起大家關注「複製高等哺乳類動物」的可能性,在醫學上是劃時代的科技創新。但其實複製桃莉羊最初的用意並不是為了要研究複製人的技術,而是希望可以用基改後的羊乳來生產人類的蛋白藥。

基因改造的美麗與哀愁

孕育桃莉羊的PPL Therapeutics公司 (愛丁堡大學,羅斯林研究所Spin-off)起初的規畫,是希望可以生產基改乳羊,利用牠們的乳汁生產人類的α1-抗胰蛋白酶、第九凝血因子等蛋白藥。桃莉羊的產製流程是先以體外培養的乳羊體細胞作為材料,將可表達蛋白藥的轉殖基因送入細胞中,確認其帶有轉殖基因後,再取其細胞核,注入去核的羊卵子中,先以體外培養的方式確認胚發育後,再移植入代理孕母的輸卵管中,以產出基改羊。1997年出生的波莉羊(Polly),便是帶有人類第九凝血因子轉殖基因的基改羊。

複製生物存在重大的道德爭議,但如果妥善利用,可以帶來福音複製生物存在重大的道德爭議,但如果妥善利用,可以帶來福音

但不幸的是PPL Therapeutics公司卻遲遲無法量產這些蛋白藥。原因是由於早年DNA重組技術以質體為載具,可以承載的DNA長度上限是2萬鹼基對,可是這樣的長度只能將基因部分片段組裝為轉殖基因,而不是完整基因。所以在送入細胞後,往往只能產生出微量的蛋白藥,導致最後因為量產化成本太高,而失去商業價值。其實類似的問題在台灣也層出不窮,因此造成一些以羊奶、豬奶生產蛋白藥的新創公司停業或中止計畫。

PPL Therapeutics公司後來也以複製豬技術開發基改豬,剔除急性排斥的抗原基因,將豬器官異種移植至靈長類,成功的使基改豬心臟在狒狒體內存活179天,這樣的「器官農場」概念雖然深具未來性,但距離上市仍舊還有一段距離,這也導致PPL Therapeutics公司一直在營收上無法獲利,最終在2009年宣告停業。

現在與未來

那這麼說,動物複製科技就已經過時了嗎? 其實就PPL Therapeutics公司而言,可能是當時基改的相關技術尚未成熟所致,近來因為Crispr/Cas9基因編輯技術與人工細菌染色體(BAC)重組技術的開發,使基因改造技術已達成熟階段,並且生產成本也大大的降低。因此,若現在以此項基改技術搭配上動物複製技術,也許就可以順利解決蛋白藥的量產問題,所以基改動物的商業發展應用,或許現在正是時候!

國家實驗研究院實驗動物中心目前生產基改鼠所用的轉殖基因,都是採用人工細菌染色體為載具,可以承載DNA的長度上限為30萬鹼基對,足以將完整的基因送入小鼠染色體中,可以避免上述基因不完整所造成的問題,未來將可應用於基改羊及豬的生產,希望能夠解決蛋白藥產量不足的問題。

國家實驗動物中心以人工細菌染體(Bacterial Artificial Chromosome)為基因轉殖載具產製出螢光鼠,螢光鼠的血液抹片螢光影像連無細胞核的紅血球都能持續表達出螢光蛋白,顯示在骨髓中的紅血球母細胞可表達高量的螢光蛋白,而這些蛋白會隨著細胞分化及衰老,逐漸失去螢光,照片中亮度較高者應為較年輕的紅血球,較淡者則為衰老的紅血球,目前市面上以質體為基因轉殖載具產出的螢光鼠,由於螢光蛋白表達量低,皆無法在其紅血球觀察到螢光的表現。國家實驗動物中心以人工細菌染體(Bacterial Artificial Chromosome)為基因轉殖載具產製出螢光鼠,螢光鼠的血液抹片螢光影像連無細胞核的紅血球都能持續表達出螢光蛋白,顯示在骨髓中的紅血球母細胞可表達高量的螢光蛋白,而這些蛋白會隨著細胞分化及衰老,逐漸失去螢光,照片中亮度較高者應為較年輕的紅血球,較淡者則為衰老的紅血球,目前市面上以質體為基因轉殖載具產出的螢光鼠,由於螢光蛋白表達量低,皆無法在其紅血球觀察到螢光的表現。