生物科技研習營

1.
人類疾病白老鼠的偉大貢獻
林淑華
台大醫學院醫學檢驗暨生物科技學系

  老鼠是甚麼?當你問任何天真小孩這個問題時,他們一定會聯想到那個擁有大大的耳朵,始終帶著微笑的可愛卡通米老鼠吧!然而在電影,電視文化上未進入人們生活之前,人類對老鼠這種動物可說是恨之入骨。

  老鼠早在冰河時期之後,距離現在數萬年以前便存在這個地球上,因此,人鼠大戰在人類的出現之後便延續至今。想像一下,當時惡劣的氣候環境,天寒地凍,自然界可食用的動植物所剩不多,人類為了生存懂得打獵,種田,儲存糧食渡過寒冷的冬天,而狡猾的老鼠也懂得待在人類家裡伺機而動,偷取人類的食物以求溫飽,苟且偷生,成為現今地球上僅次於人類最成功的哺乳動物之一。也正因為如此,老鼠的英文命名mouse是源自於拉丁語的mus,希臘語的mys,梵語的mush,意思都是偷竊的意思。而且有歷史學家認為在古埃及時代,貓之所以被奉為神獸便是因為牠是老鼠的天敵,大大地減少了老鼠的存活的數量,從這些歷史可以瞭解,人鼠之間的大戰是如此的歷史悠久,如此的激烈。

  然而,人類對老鼠可說是又愛又恨,到了醫學發展快速的現代,老鼠在基礎醫學研究上扮演著非常重要的角色,除了因為老鼠與人類同屬於哺乳動物外,牠還有其他優點適合遺傳學上的分析如
1. 人類與老鼠基因體解碼完成,相似度高達98%。
2. 是體型最小的哺乳動物之一,成鼠約重25~40克,方便飼養與實驗研究。
3. 世代時間短,從出生到可繁殖下一代只需十週。
4. 母鼠繁殖力強,平均一胎可生五到十隻小鼠。
5. 繁殖動作簡單,方便實驗進行。

  造成疾病的原因可以大略分為先天 (遺傳) 或是後天 (環境、外來病源、飲食等),有一些已知起因的疾病,科學家比較容易創造出可供研究的動物模式,像是中風的原因已知為腦內出血,科學家透過將血液注入小鼠的腦膜下來模擬中風的情況,但是其實很多疾病的起因非常複雜,常是由遺傳背景和後天環境交互作用的結果,想要得到具有遺傳疾病特徵的動物模式並不是如此容易,科學家一開始只能透過在動物體上自然出現的基因突變,利用遺傳學加以分析其性狀,才能得到具有疾病特徵的動物模型,後來利用化學藥劑可增加突變發生的機率,不過利用這種方式產生動物模型需要大量的金錢、人力和空間,且所產生的疾病表現型和特定基因之間的關連性仍無法確認,所以還是無法解決基因造成的遺傳性疾病問題。

  1989年,由三位科學家:猶他大學(University of Utah)的馬里歐•卡佩奇(Mario R. Capecchi)、英國加地夫大學(Cardiff University in United Kingdom)的馬丁•埃文斯(Martin J. Evans),以及北卡羅來納大學教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill)的奧利弗•史密西斯(Oliver Smithies) 利用細胞培養的小鼠胚胎幹細胞株進行基因標定技術,成功對小鼠基因庫內特定位置之DNA進行修飾,成功生產出第一隻基因剔除小鼠,並於 2007 年獲得諾貝爾獎,為人類疾病白老鼠模型奠定基礎。

  基因標定技術發展至今,已經有了許多具有人類疾病特徵的小鼠(EUCOMM:453 種),包含癌症、肥胖症、心臟病、糖尿病、關節炎、藥物成癮、焦慮、老化和帕金森氏症等。利用這些小鼠做為測試及研究的對象不僅可以找尋合適的治療方式、提高藥物的安全性,也可以讓我們對疾病的預防及治療有更深入的了解,提高全人類的健康及福祉。