研究與製造複製人的過程 The History of Human Cloning


1885 Weismann's 的理論:
Freiberg 大學的一位動物學與解剖學教授August Weismann 提出一個理論,表示細胞的遺傳訊息會隨著細胞分裂而減少。Weismann 的推論解釋了為何有機體的所有細胞均來自同一受精卵,最後卻會發育成具有特化功能的不同細胞。

1902 Spemann 分離胚胎:
德國胚胎學家Hans Spemann 將二細胞期的蠑螈胚胎細胞分開,其後每個細胞均長成蠑螈的成體,證明了早期的蠑螈細胞確實攜帶了能夠長成完整有機體的所有遺傳訊息。這些結果也再次推翻了1885 年Weismann's 的假說,他認為每個細胞所攜帶的遺傳訊息數量會隨著每次細胞分裂而逐漸減少。Spemann 重複了自己的實驗,試著將多細胞的胚胎分離,但結果並不像其最初的實驗一般,被分離出的胚胎細胞中,只有半數能夠生長成功。由此發現,Spemann 做出了結論,即在某一時期,胚胎即已決定其細胞的特化方向,他稱之為決定期(determination)。依據他的發現,也只有在這個時期之前,胚胎中被分離出的細胞才能夠長成完整且獨立的個體。

1902 Sutton 在染色體上的成就:
同年,Walter Sutton發表了論文「On the Morphology of the Chromosome Group in Brachyotola magna」,其中他建立了「染色體攜帶了細胞的遺傳單位,在細胞核內以明確配對發生作用;性細胞分裂時,染色體的行為乃以虛德爾遺傳定律為基礎。」的假說。Sutton 的發現是他在蚱蜢細胞研究所得的結果。1903年,Sutton發表了「The Chromosomes in Heredity」,其中描述了染色體含有基因,且染色體在減數分裂時的行為是隨機的。這些概念形成了後來「染色體遺傳理論」的基礎,並且證明了這是人類對基因學瞭解上的一重要里程碑。

1928 Spemann的細胞核轉移:
Spemann將蠑螈細胞核置入另一無核的細胞中,而這個細胞發育成正常的個體。此實驗證明早期胚胎的細胞核能完全引導細胞發育成完整的蠑螈個體。Spemann可以說創造了第一個複製生物。1938年他又提出複製的構想,此實驗下一個合理複製生物的步驟,即是將已分化細胞的細胞核萃取出,置於去核的受精卵中。然而,Spemann至臨終前都未能提出這些實驗在技術上可行的辦法。

1944 Avery 定位了細胞的基因訊息:
Oswald Avery定位出細胞的基因訊息是攜帶於核酸DNA中,並非細胞的蛋白質中,推翻了當時一般大眾錯誤的推測。這些基因成分經他分析後,確定為DNA 也奠定了後人廣泛研究DNA的基礎。

1952 Briggs與1953 King複製蝌蚪:
Robert Birggs與Thoms J. King利用細胞核轉程的方法成功地複製了青蛙,但他們發現,隨著胚胎的發育,要成功的複製出蝌蚪也越困難。自已分化細胞複製出的蝌蚪雖然有少數存活,但卻都有缺陷。這些結果使他們相信,基因的潛力隨著細胞的分化而逐漸消失,也因此要從成體細胞複製出生物是不可能的。

1955 DNA 結構的發現:
Crick 與Watson 利用之前科學家的研究結果幫助自己決定DNA 的結構。當時已經知道DNA 是由核甘酸構成,而核甘酸又是由醣、磷酸、與四個鹼基中(Adenine,Guanine,Thymine與Cytosine)的其中之一所共同組成。另外,當時也已經知道每個DNA 分子有相同數目的adenine 與thymine,也有相同數量的guanine 與cytosine。Maurice Wilkins 與Rosalin Franklin 的X-ray 繞射實驗顯示DNA 分子的形狀是由兩股彎曲鍊所構成;於是他們兩人利用以上所得的所有資訊,進行3D結構的模擬,終於讓他們發現了DNA的正確結構。

1958 F.E. Steward 種植紅蘿蔔:
工作於康乃爾大學細胞生理、生長與發育實驗室的生物學家F.E.Steward成功地種植了一株來自於另一株已充分分化的紅蘿蔔根細胞的紅蘿蔔。他的發現讓當時的科學家大感意外,因為那時大家公認已分化的細胞不會分裂且發育成完整的有機體。在Robert Briggs與 Thomas J.King及其他科學相繼失敗之後,Steward 的結果又使科學家們相信,要從已分化細胞複製出生物來並非是不可能的事。

1964 Haldane 正式使用「clone」這個字:
英國生物學家J. B. S. Haldane 在他的演說「Biological Possibilities for theHuman Species of the Next Ten-Thousand Years.」中正式將這樣的實驗行為命名為「cloning」。

1977 單親老鼠:
德國生物發育學家Karl Illmensee與Peter Hoppe在緬因州Jackson實驗室創造了單親老鼠,他們成功養出了分別從一公鼠和一母鼠繁衍出的老鼠,受精卵都只帶有父方或母方的基因。

1983 Solter 與McGrath 的失敗:
Davor Solter與David McGrath嘗試用自己的核轉移方法複製老鼠,以確定是否細胞特化後,DNA也隨之特化。他們兩人用二細胞期老鼠胚胎的一個核,取代了被Sendai病毒鍵結的鼠卵細胞,而這個被取代的細胞在數次分裂後即死亡。所以他們在1984 年發表的論文中,他們認為生物科技無法用核轉移達到複製的目的。


1985 Willadsen 複製哺乳類:
丹麥科學家Steen Willadsen成功地從羊胚胎完成複製,這是第一個受肯定的哺乳動物核轉移複製實驗。Willadsen發現,使用未受精的卵細胞更容易讓細胞本身認為自己已受精,進而誘發它發育。在他的實驗中,有兩隻羊出生時即已死亡,另一隻則為成為第一隻被複製的哺乳動物。

1987第一種複製牛:
Steen Willadsen為Grenada Genetics生物科技公司,複製上等的得獎乳牛,而這些用分化 一週的胚胎所複製成的乳牛也證明了「已特化的細胞確實能夠被帶回原始狀態」。雖然Willadsen從未正式發表這項成就,但這個技術給了Ian Wilmut用成體細胞來複製動物的啟發,也造就了後來複製羊「桃莉」的誕生。

1988第二種複製牛:
威斯康辛大學的Neal First、Randal Prather 與Willard Eyestone 在這年從早期的胚胎成功做出複製牛。雖然他們的成果較晚展現,但其實計畫的提出幾乎與Willadsen 同時。

1995 桃莉羊的先驅:
蘇格蘭Roslin 機構的Ian Wilmut與Keith Campbell在這年成功分化胚胎複製了兩隻羊,分別叫做Megan與Morag。這個複製羊的概念來自Ian Wilmut對於基因插入計畫的研究結果。在當時,將基因插入胚胎細胞是一項艱鉅與繁瑣的過程,很少有細胞能夠存活下來,更少有人能將基因插入遺傳密碼(genetic code)中,當然也就更少有機體能運用其細胞內的所有基因安然地發育。他知道較老的細胞較容易在實驗室中被操作,如果從已分化細胞從事複製是可能的,那麼他便能夠在實驗室內操控這些已分化的細胞,並且複製出無限個胚胎。於是1990 年他與細胞週期生物學家Keith Cambell開始從事複製研究。他們認為進行核轉移實驗時,已分化的胚胎與卵細胞的細胞週期必須被同步化,否則做出的複製胚胎會失敗,因此他們在細胞複製時也進行了一系列的檢查步驟。Campbell 也相信卵細胞在受精後會進入G0 階段,將兩組DNA 整合,所以他認為這個用來做材料的已分化胚胎細胞也應該要處於G0 階段。為了解決這個問題,他想出了個聰明的方法,讓細胞處於飢餓狀態,進而進入G0 階段。同化細胞週期後,他們兩人使用電流將已分化胚胎與去核的卵細胞融合,成功地做出了兩隻山綿羊。

1997 桃莉羊誕生:
七月,根據第一隻複製自成體細胞的複製羊Dolly之模式,Ian Wilmut與Keith Campbell創造了桃莉羊,複製培養於實驗室內的上皮細胞,也帶有部分的人類基因,因此它的誕生意謂著將複製技術應用於產品製造方面,已經踏出了成功的第一步。大部分的科學家認為複製動物最有利的應用,應該在於製造出對人類有用的蛋白質或器官,而桃莉羊誕生正是讓科學界感嘆科技進步神速的地方。自桃莉(Dolly)的誕生被揭露以來,引起了全球一連串的震驚與不安:兩個禮拜內,世界衛生組織(WHO)就首先發表聲明反對人類的複製、世界經濟高峰會上,柯林頓為首的八國領袖破天荒的達成反對決議複製人、天主教教宗約見魏爾米特(Ian Wilmut)表達強烈關切、聯合國教科文組織(UNESCO)草擬禁止複製人的宣言…。自複製技術成功以來,反對的聲浪一直大過給予的掌聲。

1998年四月:
桃莉順利產下自己的小孩,取名為邦妮(Bonnie),但是,桃莉並非從此就過著幸福快樂的生活。2002年一月,Ian Wilmut教授承認,僅僅五歲的桃莉確實罹患了關節炎,然而,這是因為複製過程中產生基因傷害所造成,或僅僅是巧合呢?Ian Wilmut教授認為仍有待更深入的探討。不過愈來愈多的科學家陸續發現,在其他的複製動物身上有未老先衰的現象發生。不幸地,2003年二月十四日,羅斯林研究所所長Harry Griffin 博士表示,由於在桃莉身上發現嚴重肺部感染跡象,因此已於當天對牠處以安樂死,桃莉享年六歲。Harry Griffin博士進一步指出,綿羊通常能活11-12 歲,而肺部感染對高齡綿羊而言,是一種很典型的疾病。Ian Wilmut教授也認為,目前生命複製技術仍十分不成熟,仍需更多的努力。羅斯林研究所的研究人員將對桃莉作更仔細的檢查,進而尋找出複製技術中所暗藏的潛在危機。未來,桃莉被製作成標本後,將存放於蘇格蘭國家博物館。