也可以应用于人吗?
1982年12月16日出版的英国科学杂志Nature发表了有关超级老鼠诞生的论文,引起人类极大的惊恐。美国索尔克研究所的罗纳德 · 伊文思博士的小组把试验用小白鼠的生长激素基因移植到家鼠的受精卵中,并重新纳入母鼠胎内,使其孕育成长为普通家鼠两倍大小的仔鼠。
如果同样方法能应用于人类,那么像字面所谓的“超级人类”的诞生、也将可能成为现实。某些科学家说“可以应用于人类的事情还远着呢。”但也有人说“所谓应用于人类的这种假设,本身就是可笑的,不恰当的。这毕竟是不能应用于人类的技术呀。”围绕基因操作的论争,对“有害微生物从实验室逸出,造成生物公害”的说法,虽则大致已经得出“不必如此杞忧”的结论,但在伦理方面的议论,及由此而产生的问题,还没有消除。
伊文斯博士等的论文的发表,使人对基因操作在伦理方面的论争的预感,颇有“山雨欲来风满楼”似的紧迫感。作为这一问题的特好材料,想根据Nature的论文,对这一试验进行简要介绍。
强调遗传工程的动人成果
论文标题用了“由注入生长激素合成基因的受精卵育成的家鼠激动人心的成长”的字样,所谓“激动人心”一词,大体上可以看出伊文思等人洋溢的热情吧!
论文序言说,“在哺乳动物胚胎中注入他种生物的基因是研究基因控制和发生遗传学基础的有力手段。近年来的研究,用微型注射(使用微型仪器进行注射)法把他种生物的基因注入受精卵并重新纳入养母子宫而培育幼体的技术已经成熟。这样育成的生物,它身体中的全部细胞都持有注入基因,同时还能把这种基因遗传给下一代”。“生长激素基因经过这样操作所育成的生物,其体内是不是已经实际完成了这一机能呢?最简单的方法是对基因进行鉴定。”基于这样的考虑,所以他们作了下述的试验。
首先,取出试验用小白鼠的生长激素基因,把它发出活动指令的尖端部分启动基因剪掉,然后再取出家鼠的金属巯基组氨酸三甲内盐,使与刚才的小白鼠生长激素基因连接起来。
把如此操作剪接而成的合成基因插入大肠杆菌进行大量复制。把大量产生的合成基因用微型仪器分别注射入170个家鼠受精卵中,使每个受精卵分别注入的合成基因不超过600个,然后把这些受精卵重新纳入养母子宫。在一百七十个受精卵中有21个诞生了小鼠。在小鼠断乳时切下了一部分尾巴,检查其尾部细胞是否持有所注入的合成基因,结果,七只小鼠持有注入的合成基因。
每一细胞所含合成基因的数目,从小到大的顺序为1、2、2、8、10、20、35,其中一头小鼠进一步产出的十九头仔鼠中有十头的合成基因还有遗传,可以看到注入的合成基因已编入了下一代的染色体中。
具有合成基因的七头家鼠,从断乳开始,饲以含有百万分之五千单位(千分之五)的硫化亚铅固体饲料,并记录其生长状态。饲以硫化亚铅是为了充分发挥合成基因的启动基因的作用。因为金属巯基组氨酸三甲内盐存在于肝脏产生的蛋白质中,并参与着亚铅的代谢作用。
普通家鼠的1.8倍
结果、七头家鼠的体重与同胎的不持合成基因的普通家鼠相比,有六头显著地巨型增长,最大的达到常鼠的1.8倍。除掉一头例外以外,它们的成长率大致上与每一细胞中所有合成基因的数目成比例。最多有35个合成基因的家鼠,由于成长过速,在第七周内便死掉了。
出生后第56天,通过活组织检查——取出其肝脏细胞进行检查,每只家鼠细胞中合成基因的信使核糖核酸量大致同它的成长率成比率。普通家鼠的生长激素基因活动于脑下垂体,而在肝脏活动的金属巯基组氨酸三甲内盐基因的启动基因的合成基因,还是在肝脏活动,以制造生长激素。注意并检查这些家鼠血液中的生长激素量,七头之中有四头与预测相一致,具有常鼠生长激素的100 ~ 800倍,其余也有大几倍的。
明确合成基因的成长作用
由这些实验结果表明,改变家鼠的遗传形质以大大加速其成长这一点是正确的,从而可以得出由于注入了合成基因所致的结论。
具有生长激素比常鼠大800倍的家鼠,其生长率为常鼠的两倍左右。拿常鼠来说,对超过必要的生长激素起抑制作用的反馈机构的作用,作为合成基因来说,它是不需要的。从而这些老鼠就像临床中发现的巨人症一个样子。人类只有当脑下垂体肿胀,或是较罕见的肺癌引起的由癌细胞产生生长激素时,使人类患有这种症状。
这里所引技术之可考虑在商业上的应用之一,是促使商用动物的成长。如果利用得当,那么大概可以起到缩短成长期和提高饲料效益等作用。但是生长激素不断增加,成长率漫无限制的提高,那么对动物内质将发生什么样影响?是很有研究必要的。
另外,如果应用得当,那么乳牛的奶产量之能够飞跃提高,亦未可知。但是有一点是明确的,就是对某种动物产生生长激素与乳汁能起作用的激素(催乳激素),与从外界注入生长激素以提高乳产量的作用有相似之处。把这种技术应用于牛那样的庞然大物是很困难的。但是如果向目标动物取出基因而可能的话,那么对传统的育种法来说,将是一项划时代的变革。
另一应用的可能性是用来治疗遗传病,家鼠在人工焙育系统中,如果没有充分的生长激素,就只能成长为常鼠的一半大小。这种老鼠如果也适用这里所谈的技术,那么就大致上可以恢复其正常的成长。
还有,像本实验所示那样,适用于常鼠的可望发展的“巨人症”。但一旦接入染色体对的二个合成基因的家鼠系列成了现实,那么对生长激素过剩在生化学上起何等作用的了解,就有有力的模型可资提供了。
最后,注入合成基因的家鼠血液中所含的大量生长激素表明,如果这类技术进一步发展,那么利用动物体以大量制造有益于人类的可用的激素之类的方法,亦将成为可能。
以上是伊文思博士等的论文的主要内容。
人类应用的先决条件
上文所谈的动物受精卵中注入其他动物的基因并培育成个体的技术,在最近一二年内迅速发展着。去年九月育成了持有家兔基因的家鼠,刚好,确认那种家鼠的后代同样由遗传得到家兔基因的论文是美国B. 明茨博士发表于美国Science杂志的。基本上,伊文思博士等的实验同明茨的可以说是相同的,所不同的是明茨博士没有涉及启动基因,而伊文思等则作了更新。
在不更新启动基因的情况下,注入基因如何起作用,说来是出于偶然的,而更新之后,使基因强制的发生作用,从而正如论文所述那样的各项应用才有极大的可能。
论文所谈的三大应用,最成社会问题的是遗传病的治疗,但论文没有触及到人类,但是研究者们明显地考虑了对人类遗传病的治疗,这的确是为该病而烦恼者的一大福音。但是对于治疗来说,还没有摸索到明确的线索,也是事实。
在日本,去年12月,探讨基因操作试验的学术审议会已经认可了把基因注入动物受精卵的实验,并已有好些小组在开始实验。
对于“应用于人类”的设想,实际已经存在于他们那些试验之中。然而如何对此进行控制,大概将是今后的重大课题了吧。
[科学朝日(日),1983年第2期]