袋狼基因復活

轉載自：http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/080521/2/znn0.html

編譯陳世欽綜合20日外電報導
科學家20日表示，他們將已滅絕的袋狼（Thylacine，又稱Tasmania Tiger或Tasmania Wolf）基因植入老鼠體內，使這個基因順利「復活」。這項突破意味，科學家有朝一日或許真的能像電影「侏羅紀公園」所演的，使恐龍等已滅絕的生物復活。
澳洲與美國大學的研究人員指出，在這項全球首見的實驗中，他們取出袋狼標本中的一個基因後，將它植入老鼠的胚胎，基因最後順利復活。墨爾本大學的研究計畫負責人帕斯克說：「這是科學家首次利用已滅絕物種的DNA誘發另一活體生物的機能反應。」但研究人員指出，真正複製袋狼的日子仍很遙遠。
新南威爾斯大學理學院院長艾契爾指出，這是邁向再創已滅絕生物的重要突破。他說：「我個人認為，這個目標一定可以實現。我們另一個團隊正展開類似的研究，對象是另一種已滅絕的澳洲動物。我們認為，很可能達成目標。」艾契爾曾試圖複製袋狼。
在實驗過程中，研究人員將袋狼的一個基因植入老鼠胚胎後，檢查該基因的功能，結果發現，發育中的老鼠軟骨原骨已經具有功能，最後並可以形成骨骼。研究報告已透過科學電子期刊《PLoS ONE》發表。
參與這項實驗的德州大學研究員貝赫林格指出：「這項研究具有非常可觀的應用潛力，包括發展新的生物醫學，以及深入瞭解已滅絕生物的生物學面貌。」墨爾本大學的瑪麗琳‧藍富瑞表示，在物種加速滅絕的此時，這項研究成果相當重要；她並強調，複製已滅絕物種並非這項研究的目的。她強調：「至少在我有生之年不可能，但也許我子女有生之年可能會發生。」
帕斯克表示，儘管科學家或許能夠複製已滅絕的動物，他與研究夥伴使用的技術仍然不可行。他說：「我們可以檢視其中一個基因的功能。多數動物擁有大約3萬個基因…遺憾的是，目前的技術仍然無法複製已滅絕生物。」
最後一隻袋狼1936年死於澳洲荷巴特動物園，部分博物館以酒精保存某些小袋狼與成熟袋狼的身體組織，帕斯克團隊使用墨爾本維多利亞博物館提供的百年標本。

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original article:

http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0002240

回顧2007年幹細胞研究的重大突破

轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2314
Dec 31, 2007 編輯 Jun-An Chen 報導

2007年是幹細胞研究成果光芒四射的一年，在倒數邁入2008年前，讓我們來回顧如何從胚胎幹細胞的點石成金術進一步應用到量身訂作一個私人之幹細胞庫的驚奇過程!

胚胎幹細胞因為具有分化成所有體細胞的全能性，因此是目前最被看好具有潛能來應用治療各種難纏的神經退化性疾病以及糖尿病的明日之星。雖然胚胎幹細胞的臨床應用被寄予厚望，但是實質治療成功的病例卻是屈指可數。主要的原因是因為以胚胎幹細胞作為臨床治療有兩大艱鉅的任務必須克服: 一. 因為胚胎幹細胞具有分化的全能性，所以如果直接把胚胎幹細胞注射至病患的身體裡，這些幹細胞同樣也有潛能會分化成癌細胞。因此，直接用胚胎幹細胞來治療病患是具有相當高的風險。另一比較合理的方式，應該是先限制胚胎幹細胞的分化潛能，然後再把它們注射至受損的器官或組織。所以，如何先把胚胎幹細胞在培養皿裡誘導成為特殊器官的前驅細胞 (precursor)就變成一項重要的課題。 二. 即使胚胎幹細胞已經先被適當地誘導成為特定的前驅細胞，但是如果這些前驅細胞注射至病患的體內，因為這些前驅細胞不是病患自身的胚胎幹細胞所衍伸出的細胞，自然會被病患本身的免疫系統所排斥。因此，如何騙過免疫系統而讓前驅細胞能在受損的器官裡取代退化或死亡的細胞，是臨床治療最難也最具挑戰性的燙手山芋。

要騙過免疫系統最好的方式就是使用病患自身的胚胎幹細胞。但發育成長是一條 無法回頭的單行道，要如何能取得一個成人的胚胎幹細胞呢?目前有兩種可行的方式: 第一種方式是使用俗稱的治療性複製 (therapeutic cloning)，也就是利用體細胞核轉移 (SCNT)的技術，先將捐贈者的卵子DNA移除或破壞，再將病患本身的體細胞DNA微注射至卵子裡，最後再從這些卵子分裂得到的囊呸裡分離出為病患量身打造的胚胎幹細胞。這項技術原本是由南韓的黃禹錫研究團隊獨步全球， 但黃禹錫最後卻被爆料捏造實驗數據，使得人類治療性複製的技術是否可行回歸到重新競爭的原點。不過，今年在美國奧瑞岡的 Shoukhrat Mitalipovu研究小組為這項技術做了一個新的強力背書。他們從恆河猴 (Rhesus Macaque)的皮膚細胞， 利用體細胞核轉移的方式複製出胚胎幹細胞，雖然複製的效率還是極低 (304個卵子只有35個會分裂成囊呸，最後也只能成功地從這些囊呸裡分離出兩個胚胎幹細胞株)(1)，但這卻是治療性複製首度被證明在靈長類動物是可行的。未來如何將這項技術應用在人類的身上和提高體細胞核轉移的成功率，將是為病患訂做胚胎幹細胞最具挑戰性的關鍵技術。

不過，除了治療性複製外，取得成人胚胎幹細胞還有另一項可行的替代方案，就是將體細胞 ”返老還童”變成胚胎幹細胞。這項聽起像天方夜譚的技術竟然在今年獲得重大的突破！2006年時，日本京都大學山中伸弥（Shinya Yamanaka)發現只需要將四個基因 −Oct3/4, Sox2, c-Myc, Klf4− 送入已分化完全的小鼠纖維母細胞，即可以把纖維母細胞重新設定變回具分會全能性的類胚胎幹細胞。他們將這種 ”返老還童”的重新設定細胞稱之為”誘導式多能性幹細胞” (induced pluripotent stem cells, iPS cells)(2)。今年山中伸弥的研究小組和美國波士頓的 Rudolf Jaenisch的研究團隊又分別製造了第二代改良的 iPS細胞。第二代 iPS細胞不但具有和胚胎幹細胞幾乎一樣的基因印痕 (imprinting)模式，它們也可順利地和成鼠形成嵌合體並產生後代(3)。這項結果顯示藉由老鼠體細胞 ”返老還童”的第二代 iPS細胞已經跟胚胎幹細胞幾乎是具有一模一樣的特質了!

自從山中伸弥這項石破天驚的論文發表後，全世界最頂尖的幾個幹細胞實驗室陸續投入這項 iPS細胞的研究熱潮。當然大家都搶破頭競爭看誰能先把這項技術應用到人類身上。距離第二代 iPS細胞發表不到半年的光景，今年十一月山中伸弥的研究團隊再次完成不可能的任務。他們成功地利用−OCT4, SOX2, c-MYC, KLF4−基因導入人類皮膚細胞病將其成功地轉變成 iPS細胞(4)! 同時，美國威斯康新的 James Thomson研究團隊也發表利用OCT4, SOX2, NANOG, and LIN28也可以將人類體細胞重新設定變回幹細胞(5)！如果能將病患的 iPS細胞適當地誘導成為特定細胞（如胰島細胞或運動神經元)再移植回病患體內，如此就相當有可能可以巧妙地騙過免疫系統的攻擊了！這兩個實驗結果實在是太震撼生物醫學界，科學界的兩大龍頭期刊 ”自然“和“科學“分別將這項研究列為本年十大重要發現之一，時代雜誌甚至將這項實驗結果列為2007年重大發現之首!

雖然如此，這項胚胎幹細胞的點石成金術也是有高風險存在。因為c-MYC本身就是一個致癌基因。另外，以反轉錄病毒傳送基因到細胞裡也有臨床使用上的安全顧慮。不過山中和 Tomoson的研究結果似乎透露著唯有 OCT4和 SOX2是點石成金術的關鍵基因，其他基因可能只有扮演輔助的角色。果不期然，山中的研究團隊繼續製造驚奇！他們以不到一個月的時間，近一步發表不用c-MYC也可以製造新一代的 iPS細胞，而且沒有c-MYC的 iPS細胞的品質似乎更好也更穩定(6)!

今年可說是幹細胞研究成果光芒四射的一年，但這個幹細胞點石成金的傳奇就這樣結束了嗎? 答案當然是否定的! 為何呢？因為2008年尚未到來，“自然”雜誌就在耶誕節前夕在網路上預先刊登美國波士頓的 George Daley實驗室已經能利用山中伸弥建立的技術，從病人門診時取得的皮膚細胞量身訂作一個私人的幹細胞庫，讓 iPS細胞用來治療人類退化性疾病已經邁入真正的臨床新紀元了！相信2008年，幹細胞的研究還會繼續為人類帶來無限的驚奇，就讓我們一起拭目以待!

原始論文:

1. Byrne, J. A. et al., Producing primate embryonic stem cells by somatic cell nuclear transfer. Nature 450 (7169), 497 (2007).

2. Takahashi, K. and Yamanaka, S., Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126 (4), 663 (2006).

3. Meissner, A., Wernig, M., and Jaenisch, R., Direct reprogramming of genetically unmodified fibroblasts into pluripotent stem cells. Nat Biotechnol 25 (10), 1177 (2007); Okita, K., Ichisaka, T., and Yamanaka, S., Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells. Nature 448 (7151), 313 (2007).

4. Takahashi, K., Okita, K., Nakagawa, M., and Yamanaka, S., Induction of pluripotent stem cells from fibroblast cultures. Nat Protoc 2 (12), 3081 (2007); Takahashi, K. et al., Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 131 (5), 861 (2007).

5. Yu, J. et al., Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318 (5858), 1917 (2007).

6. Nakagawa, M. et al., Generation of induced pluripotent stem cells without Myc from mouse and human fibroblasts. Nat Biotechnol (2007).

7. Park, I. H. et al. Reprogramming of human somatic cells to pluripotency with defined factors. Nature. Advance online publication 23 December 2007 doi: 10.1038/nature06534

人造染色體製出 人造生命近了

轉載自：http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/071219/2/q70n.html
2007/12/19 編譯田思怡／報導

美國馬里蘭州科學家已創造全球第一個完全人造的染色體，此一重大突破，被視為以人造ＤＮＡ創造新生命形式的大躍進。
華盛頓郵報報導，科學家首度在試管中製造ＤＮＡ已是五十年前的事。當時是把尋常的化學成分連接成生命中最不尋常的分子。但直到最近，連最先進的實驗室也只能製造出ＤＮＡ的一小部分，例如製造一兩個額外的基因，植入玉米作物，有助於玉米抵抗蟲害或忍受乾旱。
著名的基因學家、馬里蘭州「人造染色體」公司執行長凡特已製造出全球第一個人造染色體，是在實驗室製造的一長串ＤＮＡ，比之前製造的ＤＮＡ長許多倍，含有微生物維持生命和繁殖所需的所有指令。
製造人造染色體的詳細過程可能在明年初才會對外發表，但凡特已示範能把一個天然的染色體植入一個細胞內，讓細胞產生生命。如果人造染色體也能移植到一個細胞內，並產生生命，第一批用百分百人造染色體組成的活細胞可望於二○○八年底之前在實驗室中製造出來。
凡特將把這些活細胞用於製造替代燃料，像是乙醇和氫，以供應估計達一兆美元的市場需求。
雖然第一個人造染色體完全抄襲天然染色體，科學家也著手製造其他前所未有之生命形式的染色體。
科學家和哲學家都同意，用人造ＤＮＡ創造生命體將是重大分水嶺，使生物和人造生物的界線變模糊，迫使人重新思考生物代表什麼意義。
柏克萊加州大學人類學家拉比諾說：「這引起有關什麼是天然，或天然可能變成什麼的嚴肅問題，進化過程不再是神聖和不可違背，實驗室中的人可以為了不同目的著手改進。」
科學家對造物的掌控不僅引起道德問題。科學家、恐怖分子或其他有創意的人究竟會造出什麼樣的有機物？如何抑制這些會自己複製的有機物？誰能擁有用於人造生命的基本工具的專利權？
部分專家擔心一些公司已壟斷控制人造生命的核心「操作系統」，可能成為人造生物產業中的微軟公司。
麻省理工學院科學家安迪說：「我們正邁向寫ＤＮＡ程式的時代，就像電腦程式發展初期一般，但誰將擁有這些程式的版權？」
人造生物學新掘起的核心技術是高速的ＤＮＡ製造機，能用基本的化學材料，像是糖、氮基化合物和磷酸鹽來製造長串的基因物質。

埃及斑蚊(Aedes aegypti)的基因體定序完成

轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2245
Jun 29, 2007
編輯 pheretima 報導
跨國研究團隊日前完成了埃及斑蚊的基因體定序，並將之發表在科學(Science)期刊。這將加速對於埃及斑蚊的各項研究，而將有助於對登革熱(dengue)與黃熱病(yellow fever)等傳染病的防治。
埃及斑蚊的基因體約有十三億七千六百萬鹼基對，約是已被定序完成的甘比亞瘧蚊(Anopheles gambiae)的五倍，估計約有一萬五千的基因。整個基因體中約有50%是轉置子（transposable element），也因此平均每個基因的intron也比瘧蚊及果蠅長，平均一個基因的長度是果蠅的4.2倍。
提到埃及斑蚊，幾乎所有的台灣人都聞之色變，而其所傳播的登革熱(dengue fever)至今仍然嚴重危害台灣民眾的健康。據估計，全球每年有五千萬到一億人感染登革熱，五十萬人罹患登革出血熱。而在今年，在印度洋沿岸的國家爆發屈公病毒，二十五萬人受到感染，並造成兩百多人死亡。而這些疾病的傳播都是經由埃及斑蚊。目前這些經由蚊子傳染的病毒控制多半是經由患者的隔離與病媒蚊的控制，這有賴於人類對於埃及斑蚊的了解，而基因體定序的完成則朝此邁進了一大步。基因體序列的完成將有助於科學家找到埃及斑蚊的各種基因與蛋白質，特別是參與病媒致病力(vector competence)，病媒傳遞(pathogen transmission)，生活史，嗅覺，宿主搜尋，交配行為等等方面，而這些知識將有有助於對於病媒蚊的防治，利如製造對於病源體具有抗性或是不孕的蚊子，釋放到環境中。而基因體序列也有助於對於埃及斑蚊族群遺傳學的研究，而這也有助於人類了解埃及斑蚊族群的基因差異與傳染病的影響，例如僅管黃熱病在非洲及美洲肆虐，但是卻從未在亞洲發生，其原因可能就在於不同地區的埃及斑蚊族群的基因變異。
自從人類基因體計畫執行以來，越來越多的生物基因體定序相繼完成，也有更多的基因體計畫準備進行，不僅加速了對於傳統生物學的研究，也使得基因體的構造，物種演化，新基因形成等研究領域的發展。而埃及斑蚊的基因體定序，除了學術研究的價值之外，更是希望能夠對於流行病的控制提供新的方向。
參考文獻:V. Nene et al. Science 316, 1718-1723 (2007)
D. Chadee et al. Science 316, 1703-04(2007)