Nuclear transfer的未來趨勢

王家瑋醫師


        細胞核轉移的歷史起源於1938年的 Spermann,作為研究細胞分化的工具,但由於技術上的困難,直到1952年才由Briggs及King成功完成,並證明了細胞核可主導細胞發育至性成熟的成體。而在哺乳動物方面,直到1983年才由McGrath與Solter於小鼠合子上成功地作原核的移轉。1986年Willadsen則將取自8-16細胞期羊胚胎之細胞核,移轉至去核之卵子內,成功地活產下小羊。1996年桃莉羊"Dolly"的活產報告,更開啟了Nuclear transfer的熱潮。

        基本上,細胞核的移轉,其基本原理是將細胞核轉移至去核之卵細胞內,而此細胞核之來源,可以是體細胞、囊胚細胞或卵細胞核。基於道德上的考量,前兩者由於牽涉到複製(Cloning)的過程,故僅應用於動物或其相關之生物科技上,後者由於移植後,尚需經過減數分裂,或原核融合的過程,不屬於複製,而可接受為人類生殖醫學的研究範疇。

Nuclear transfer 的研究範疇,可分為下列幾方面來說明:
        一、 在畜牧業上,可經由培養、複製體細胞來保存瀕臨絕種的動物。
        二、 經由轉基因動物的產生,在人類醫學上,可應用到如:            

1. 藥劑製造:如凝血因子及人類血清白蛋白的大量製造。
2. 營養成分的改變:如增強營養價值或移除過敏原的牛奶。
3. 異種器官或組織的移植:如經由基因Knock out去除主要抗原的豬心已嘗試用於人類心臟移植。
4. 疾病模式的建立:經由轉基因模式在動物體內造成與人類相似的疾病,因而可作各種藥物、生理、病理等實驗,並觀察疾病療程。

三、對於人類生殖醫學而言,最重要的是如何將細胞核轉移的技術應用到不孕症的病人。


1. 在早期,有人嘗試將不正常受精之受精卵,例如3PN (Pronucleus)或1PN之合子,移出或移入一個原核,以期使重建後之受精卵成為2PN合孑而能正常發育。但一方面,這種異常受精之受精卵,大多數其染色體原本就有異常,再加上人類之原核在光學顯微鏡下,事實上很難區分是父源性或母源性,因此其臨床實用性仍有限制。


2. Germinal vesicle (GV) nucleus transfer:雖然於動物實驗早有發表,但在人類的生殖細胞上,是由美國紐約大學於1997年首先發表。作GV nucleus transfer的目的,著眼於去除因細胞質因素所導致的減數分裂不正常,因而造成的染色體異常,以進而提高卵子受孕,發育的能力。雖然這二、三年來引起了極大的回響,但至今仍未有成功經此方式而懷孕者。最近的研究顯示,其原因可能是體外成熟培養的環境不良,以及體外成熟的培養過程中缺少cumulus cell(因為做顯微操作時一定要先移除cumulus cell,以利操作),以致於細胞質microfilament expression的表現不完整,因而雖然受孕能力正常,但發育能力降低。比利時的group亦認為核移植後,胚胎對於體外培養溶液的敏感度更為增加,這些都使得核移植後胚胎體外的培養更為困難。


3. 有鑑於此,各醫學中心亦努力於改善此一狀況,而有所謂的 "sequential transfer " 。也就是說,當GV nucleus移植後,當受精卵發育為合子後,再將其原核取出,移植到只有男性原核的合子內,而此合子源自於體內成熟之卵子,因此其成熟過程是正常的。簡單的說,即連續施行二次的核移植之後,再繼續胚胎發育的過程。如此之作法,在小鼠已可成功產下後代。但在人類而言,過為繁複的操作步驟,再加上須要用到大量的捐贈卵(二次),故其應用到臨床上的效度如何,仍有待進一步之驗證。

     因此,我們由以上可知,核轉移的發展在畜牧界及生物科技上的突破與應用,可說是一日千里,但在人類生殖醫學上,則仍有待我們進一步的努力。