基因、技術和政策/醫學應用
在醫學領域，現代生物技術在以下方面有應用前景
- 藥物基因組學
- 藥物生產
- 基因檢測
- 基因治療
藥物基因組學是研究個體的遺傳構成如何影響其對藥物的反應。這是一個由“藥理學”和“基因組學”兩個詞組合而成的詞。因此，它是研究藥物與遺傳之間的關係。藥物基因組學的願景是能夠設計和生產適應每個人遺傳構成藥物。 [16]
藥物基因組學帶來以下效益： [17]
1. 開發定製藥物。使用藥物基因組學，製藥公司可以根據與特定基因和疾病相關的蛋白質、酶和 RNA 分子來建立藥物。這些定製藥物不僅有望最大限度地發揮治療效果，還能減少對附近健康細胞的損傷。
2. 更準確地確定適當的藥物劑量方法。瞭解患者的遺傳資訊，醫生就能確定其身體對藥物的代謝和處理能力。這將最大限度地發揮藥物的價值，並降低過量服藥的可能性。
3.改善藥物研發和審批流程。使用基因組目標可以更容易地發現潛在的療法。基因與多種疾病和疾病相關聯。利用現代生物技術，這些基因可以作為開發有效新型療法的目標，這可能顯著縮短藥物研發過程。
4. 更好的疫苗。透過基因工程改造的生物體可以設計和生產更安全的疫苗。這些疫苗將激發免疫反應，而不會帶來感染的風險。它們將廉價、穩定、易於儲存，並且能夠被改造以同時攜帶幾種病原體的菌株。
框 2. 針對影響大量患者群體疾病的精選重組產品
圖 5
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來源：Feldbaum, C. (2002 年 2 月 8 日)。部分歷史應該重演，295 SCIENCE，第 975 頁
現代生物技術可以用於更方便、更便宜地生產現有藥物。第一個基因工程產品是旨在對抗人類疾病的藥物。舉個例子，1978 年，Genentech 將胰島素基因與質粒載體結合起來，並將生成的基因放入一種叫做大腸桿菌的細菌中。胰島素廣泛用於治療糖尿病，以前是從綿羊和豬身上提取的。它非常昂貴，而且常常會引起不必要的過敏反應。由此產生的基因工程細菌能夠以低成本生產大量的胰島素。 [18]
從那時起，現代生物技術使得更容易、更便宜地生產人類生長激素、血友病凝血因子、生育藥物、紅細胞生成素和其他藥物。 [19] 如今，大多數藥物都基於大約 500 個分子靶點。對參與疾病、疾病通路和藥物反應位點的基因的基因組知識預計將導致發現數千個新的靶點。 [20]
基因檢測涉及直接檢查 DNA 分子本身。科學家會掃描患者的 DNA 樣本以尋找突變的序列。
基因檢測主要有兩種型別。在第一種型別中，研究人員可能會設計一些短的 DNA 片段（“探針”），這些探針的序列與突變序列互補。這些探針將在個體基因組的鹼基對中尋找其互補序列。如果患者的基因組中存在突變序列，探針就會與其結合並標記突變。在第二種型別中，研究人員可能會透過比較患者基因中的 DNA 鹼基序列與正常基因的序列來進行基因檢測。
基因檢測可用於
- 診斷疾病。
- 確認診斷。
- 提供有關疾病病程的預後資訊。
- 確認個人是否存在疾病。
- 以不同程度的準確性預測健康個體或其後代未來患病的風險。
目前基因檢測用於
- 攜帶者篩查，即識別未患病但攜帶導致疾病的基因的一個複製的個體，該疾病需要兩個複製才會表現出來
- 產前診斷篩查
- 新生兒篩查
- 預測成人發病疾病的症狀前檢測
- 預測成人發病癌症風險的症狀前檢測
- 對有症狀的個人進行確診診斷
- 法醫/身份檢測
一些基因檢測已經上市，儘管大多數應用於發達國家。目前可用的檢測可以檢測與囊性纖維化、鐮狀細胞性貧血和亨廷頓舞蹈症等罕見遺傳疾病相關的突變。最近，已開發出檢測某些更復雜疾病（如乳腺癌、卵巢癌和結腸癌）突變的檢測。但是，基因檢測可能無法檢測到與特定疾病相關的每種突變，因為許多突變尚未發現，而它們檢測到的突變也可能對不同的人和群體構成不同的風險。 [21]
基因治療可用於治療甚至治癒遺傳病和獲得性疾病，例如癌症和艾滋病，方法是使用正常基因來補充或替代缺陷基因，或增強正常功能，例如免疫力。它可以用於靶向體細胞（即身體細胞）或生殖細胞（即卵子和精子）。在體細胞基因治療中，接受者的基因組發生了改變，但這種改變不會遺傳給下一代。相反，在生殖系基因治療中，父母的卵子和精子細胞發生改變，目的是將這些改變遺傳給他們的後代。
基因治療是如何進行的？
[edit | edit source]基本上有兩種方法可以實施基因治療。
1. 離體，意思是“在體外”——從患者的血液或骨髓中取出細胞，並在實驗室中培養。然後將它們暴露於攜帶所需基因的病毒中。病毒進入細胞，所需基因成為細胞 DNA 的一部分。這些細胞在被注射到靜脈中返回患者體內之前，允許在實驗室中生長。
2. 體內，意思是“在體內”——沒有從患者體內取出任何細胞。相反，載體用於將所需基因傳遞到患者體內的細胞中。
基因治療的應用範圍有多廣？
[edit | edit source]目前，基因治療的應用有限。體細胞基因治療主要處於實驗階段。生殖系基因治療是許多討論的主題，但它並沒有在大型動物和人類中積極研究。
截至 2001 年 6 月，全世界已確定 500 多項涉及約 3500 名患者的臨床基因治療試驗。其中約 78% 在美國，歐洲佔 18%。這些試驗集中在各種型別的癌症上，儘管其他多基因疾病也正在研究。最近，據報道，兩名患有嚴重聯合免疫缺陷症（“SCID”）的兒童在接受基因工程改造的細胞治療後已治癒。
基因治療技術在治療患者方面廣泛應用的障礙是什麼？
[edit | edit source]基因治療在成為治療疾病的實用方法之前面臨著許多障礙。 [22] 至少有以下四種障礙
1. 基因傳遞工具。基因透過稱為載體的基因載體插入體內。現在最常見的載體是病毒，它們已經進化出一種將它們的基因封裝並以致病方式傳遞給人類細胞的方式。科學家透過去除致病基因並插入治療基因來操縱病毒的基因組。然而，雖然病毒是有效的，但它們會導致毒性、免疫和炎症反應以及基因控制和靶向問題等問題。
2. 對基因功能的瞭解有限。科學家目前只瞭解少數基因的功能。因此，基因治療只能解決導致特定疾病的少數基因。更糟糕的是，人們尚不清楚基因是否具有不止一種功能，這使得人們不確定替換這些基因是否真正可取。
3. 多基因疾病和環境的影響。大多數遺傳疾病涉及不止一個基因。此外，大多數疾病都涉及多個基因和環境的相互作用。例如，許多癌症患者不僅遺傳了該疾病的基因，而且可能也未能遺傳特定的腫瘤抑制基因。飲食、運動、吸菸和其他環境因素也可能促成了他們的疾病。
4. 高成本。由於基因治療相對較新且處於實驗階段，因此這是一項昂貴的治療方法。這解釋了為什麼目前的研究集中在發達國家常見的疾病上，在那裡更多的人可以負擔得起治療費用。發展中國家可能需要幾十年才能利用這項技術。
什麼是人類基因組計劃？
[edit | edit source]人類基因組計劃是美國能源部（“DOE”）的一項計劃，旨在生成整個人類基因組的高質量參考序列並識別所有人類基因。
美國國會指派 DOE 及其前身機構開發新的能源資源和技術，並深入瞭解其生產和使用可能帶來的健康和環境風險。1986 年，DOE 宣佈了其人類基因組計劃。此後不久，DOE 和國立衛生研究院為聯合人類基因組計劃（“HGP”）制定了一項計劃，該計劃於 1990 年正式啟動。
HGP 最初計劃持續 15 年。然而，技術的快速進步和全世界的參與加速了預期的完成日期，到 2003 年。2000 年 6 月，科學家宣佈生成整個人類基因組的工作草案序列。該草案為每個染色體上估計的 90% 的基因提供了一張路線圖。它已經使基因獵手能夠精確定位與 30 多種疾病相關的基因。 [23]
什麼是人類克隆？
[edit | edit source]人類克隆是現代生物技術的一種技術。它涉及從一個細胞中移除細胞核，並將其放置在一個未受精的卵細胞中，該卵細胞的細胞核已被失活或移除。
克隆有兩種型別
1. 生殖克隆。在經過幾次分裂後，將卵細胞放置在子宮中，在那裡它可以發育成為一個與原始細胞核供體基因相同的胎兒。
2. 治療性克隆。 [24] 將卵細胞放置在培養皿中，在那裡它會發育成胚胎幹細胞，這些幹細胞已被證明具有治療多種疾病的潛力。 [25]
這兩種型別的主要區別如 圖 6 所示。
1997 年 2 月，當羅斯林研究所的伊恩·威爾穆特及其同事宣佈成功克隆一隻名為多莉的綿羊，該綿羊是從成年雌性的乳腺中克隆出來的時，克隆成為媒體關注的焦點。多莉的克隆使許多人意識到，用於培育她的技術有朝一日可能用於克隆人類。 [26] 這引發了許多爭議，因為它具有倫理意義。
圖 6. 治療性克隆和人類生殖克隆的比較
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關於在醫學中使用現代生物技術技術有哪些擔憂？
[edit | edit source]關於在醫療領域使用現代生物技術，人們提出了許多問題。其中許多問題與任何被視為強大且影響深遠的的新技術所面臨的問題類似。其中一些問題是 [27]
1. 缺乏治癒方法。目前尚缺乏對許多疾病和狀況的有效治療或預防措施，這些疾病和狀況現在正在使用基因檢測進行診斷或預測。因此，揭示關於沒有現有治療方法的未來疾病風險的資訊給醫務人員帶來了倫理困境。
2. 遺傳資訊的擁有權和控制權。誰將擁有和控制遺傳資訊，或來自個人或群體（如土著社群）的基因、基因產物或遺傳特徵的資訊？在宏觀層面上，有可能出現遺傳差距，那些無法獲得生物技術醫療應用的發展中國家將被剝奪從其自身人民基因衍生的產品帶來的好處。此外，遺傳資訊可能對少數民族群體構成風險，因為它會導致群體汙名化。
在個人層面上，大多數國家缺乏隱私和反歧視法律保護，會導致就業或保險方面的歧視，或其他個人遺傳資訊的濫用。這引發了一些問題，例如，遺傳隱私是否不同於醫療隱私？ [28]
3. 生殖問題。這些問題包括在生殖決策中使用遺傳資訊，以及可能遺傳給後代的生殖細胞的基因改造可能性。例如，生殖系基因治療永久地改變了個人後代的基因構成。因此，技術或判斷上的任何錯誤都可能產生深遠的影響。設計師嬰兒和人類克隆等倫理問題也引發了科學家和生物倫理學家之間以及內部的爭議，特別是在過去優生學濫用的背景下。 [29]
4. 臨床問題。這些問題集中在醫生和其他衛生服務提供者、被確診為遺傳疾病的人以及公眾在處理遺傳資訊方面的能力和侷限性。例如，公眾應該如何做好準備，根據基因檢測結果做出明智的選擇？如何評估和監管基因檢測的準確性、可靠性和實用性？
5. 對社會制度的影響。基因檢測揭示了有關個人及其家庭的資訊。因此，檢測結果會影響社會機構，尤其是家庭內部的動態。
6. 關於人類責任、自由意志與基因決定論、健康與疾病的概念的 **概念和哲學含義**。 基因會影響人類行為嗎？ 如果是這樣，基因檢測是否意味著控制人類行為？ 什麼被認為是可接受的多樣性？ 什麼是正常，什麼是殘疾或疾病，誰來決定這些問題？ 殘疾是否需要治癒或預防的疾病？ 醫學治療與增強之間的界限應該在哪裡？ 誰將能夠獲得基因治療？