干细胞治疗帕金森氏病影片PPT课件.ppt

第4單元 生物科技簡介 基因工程的發展及其對社會的影響 本著作除另有註明外 採取創用CC 姓名標示 非商業性 相同方式分享 台灣2 5版授權釋出 基因工程與我們 影片1 11 GeorgeGastin 2 突變 意外地變成使人類瞭解自體形成的一種途徑 影片1 23 突變 由於缺乏程序性細胞死亡造成腳中間兩趾無法完全分離 Pschemp 3 由細菌談起何謂遺傳工程 細菌無所不在 過去除了少數被人類利用來釀酒 做起司的細菌外 我們一直以為細菌對人類文明的助益不大 這個觀念一直到1970年代科學家開發了重組DNA技術 recombinantDNAtechnology 才開始有了重大的轉變 重組DNA技術簡單來說是應用一連串的技術 在試管中將不同來源 甚至不同生物 的遺傳物質剪接在一起 然後轉移到某個生物 例如細菌 體內 在那裡進行新基因的表現 大腸桿菌 10 000 x 4 生物科技的工具 限制酶 RestrictionEndonucleases 5 細菌 細菌之染色体 純化出來的質体 重組質体 欲轉殖的基因 DNA 含欲選殖某基因的細胞 純化出來的細胞DNA 重組質体轉送至細菌 重組型細菌 得到大量基因拷貝以做後續應用 得到大量重組蛋白質以做後續應用 細菌複製 可運用某些蛋白質 生長激素HGH 治療身高過矮 以基因改造細菌 再運用這種細菌消除有毒廢物或臭味 將抗蟲害基因殖入植物體內 可運用某些蛋白質 血栓溶解劑 溶解血塊 以預防心臟病發作 質体 生物科技的工具 2 質體 臺灣大學羅竹芳 6 複製生物ReproductiveCloning 7 複製植物 單一細胞 小植株 胡蘿蔔 細胞分裂 胡蘿蔔 臺灣大學羅竹芳 8 桃莉羊 出生 桃莉羊從一隻成年羊的乳腺細胞複製而來 1996年7月5日出生於蘇格蘭愛丁堡羅斯林研究所 RoslinInstitute 六個月後才公諸於世 牠配稱全世界第一隻複製哺乳動物 臺灣大學羅竹芳 9 白面母羊 黑面母羊 自白面母羊乳腺取出細胞 抽換細胞核 自黑面母羊取出受精卵並且除去DNA 桃莉羊 複製羊 用電擊法將兩個細胞融合 融合細胞分裂發育為胚胎 胚胎移殖至另一隻黑面母羊 臺灣大學羅竹芳 10 1998年及1999年與一隻公羊交配 共生下四隻小羊 期間 羅斯林研究所中的科學家指出 桃莉羊的DNA有缺陷 一般認為這是造成桃莉羊有早老的現象主要原因 2002年當牠五歲半時 被診斷出罹患關節炎 2003年年屆六歲的桃莉羊 罹患末期肺病 二月中旬執行安樂死 結束其絢麗的一生 一般而言羊的壽命約是12年左右 桃莉羊的一生 臺灣大學羅竹芳 11 在發展生產複製新生物的嶄新領域中 人類不知道會製造出甚麼樣的生物 也不能控制讓不想要的特質表現在新生物身上 人非萬能 人類在創造新生物時該扮演甚麼樣的角色呢 桃莉羊給人的省思 複製的動物和原來的 本尊 並不相同 複製動物可能帶有他的 本尊 所沒有的缺陷 12 複製非人類哺乳動物 複製胚胎之發展歷程 影片5 15 在基礎研究 農業及醫藥上的應用 複製豬以供異種器官移植 13 體細胞中欲轉殖之基因 分裂成胚胎 卵 移除細胞核 生殖複製 醫療複製 小羊 代理孕母 組織培養 將細胞核與移除細胞核的卵融合 生殖複製 Reproductivecloning 與醫療複製 therapeuticcloning 臺灣大學羅竹芳 14 兩種類型的複製 影片3 43 蒙貝利亞爾牛 PRA 15 什麼是幹細胞 指的是胚胎或成體中 一群未完全分化 或未分化 的細胞 可經由細胞分裂 增生出另一個完全相同的細胞 亦可經由分化 differentiation 形成多種特定功能的成熟細胞 例肝細胞 神經細胞等 一個從H9亞型細胞株複製的胚胎幹細胞 Acolonyofembryonicstemcells fromtheH9cellline NIHcode WA09 Viewedat10XwithCarlZeissAxiovertscope 16 依據其分化能力區分幹細胞 全能幹細胞 Totipotentstemcells 亦稱 完整潛能幹細胞 具有完全分化能力的幹細胞 每一個細胞都具有發育成一個完整個體的潛力 潛能幹細胞 Pluripotentstemcells 能分化成多種細胞 但無法分化成所有種類的細胞 因此也無法發育成一完整胚胎 個體 17 胚胎幹細胞 卵 精子 囊胚 胚細胞 胚胎幹細胞 胚胎 臺灣大學羅竹芳 18 肝細胞 心肌細胞 不同的分化細胞 不同培養條件 神經細胞 胚胎幹細胞 胚胎幹細胞及其在培養時可分化成各種組織細胞 臺灣大學羅竹芳 19 依據取得來源區分幹細胞 胚胎幹細胞 Embryonicstemcells 一般指取自囊胚內細胞質塊 培養於特定條件下所得之幹細胞 具有自我增生 複製與分化成各種細胞 甚至完整個體的潛力 成體幹細胞 Adultstemcells 其中 造血幹細胞 來自於骨髓 周邊循環血液臍帶血 與 間質幹細胞 兩大類最受重視 可分化成骨髓細胞 淋巴細胞 肝臟 軟骨 肌肉等組織 20 幹細胞的應用 幹細胞之應用 最終目的不外乎是希望能治療人類疾病 諸如 阿茲海默症帕金森氏症腫瘤免疫缺損自體免疫疾病造血疾病等或是應用至組織修復 器官移植上 21 幹細胞治療帕金森氏病 影片6 在腦深部插入電極以電刺激治療帕金森病 Thomasbg 22 幹細胞所帶來的問題 科學發展至今 幹細胞在再生醫療 Regenerativemedicine 上 已被賦予無限的期許 但是它的來源 它的用途以及它對人類倫理 法律 社會等層面的衝擊 是極具爭議的議題 在多種幹細胞中 以胚胎幹細胞最原始 分化能力最強 但是 受精卵究竟有無生命 破壞胚胎是否算是殺害生命 一個受精卵是否具有人權 等議題 都直接挑戰人類對生命的定義以及人性的尊嚴 而對於臍帶血中幹細胞的取得 爭議雖不若胚胎幹細胞 但是 臍帶血的所有權 是屬於嬰兒或是父母親 更重要的是 臍帶血存放者所留存的資料 是否會有隱私外洩之顧慮 這些都是亟需立法嚴密規範的 23 遺傳改造生物 基因改造生物Geneticallymodifiedorganisms GMO 24 轉基因李含C5的基因 耐李痘病毒 轉殖基因植物 基因沉默 GeneManipulation舉例 MarjoriA Matzke AntoniusJ M Matzke creditJanKooterfortheleftandmiddleimages andNatalieDoetschandRichJorgensenfortherightimages 25 黃水仙 野米 麴黴 真菌 豆類 將攜鐵蛋白基因從豆類轉入米 將 胡蘿蔔素合成酶的基因從黃水仙轉入米 將肌醇六磷酸酶 植酸酶基因從真菌轉入米 將金屬硫蛋白基因從野米轉入米 金屬硫蛋白提供更多的硫會增加鐵的被吸收 RiceChromosome 攜鐵蛋白增加黃金米的鐵含量 植酸酶破壞 會抑制小腸吸收鐵 的植酸 胡蘿蔔素合成酶合成一種維生素A的前驅物 胡蘿蔔素 基因轉殖米 黃金米 臺灣大學羅竹芳 26 EPSP 5 烯醇丙酮莽草酸 3 磷酸 synthetase 植物利用EPSP合成酵素生產芳香族胺基酸Roundup 農達 一種強力除草劑只要生長旺盛的植物都會被它殺死Glyphosate Roundup 農達 除草劑的活性成分 在環境中易分解Glyphosate 嘉磷塞 抑制植物EPSP合成酵素活性 使植物無法產生所需芳香族胺基酸而致死人類不受Roundup 農達 除草劑的影響 因為人類無法製造芳香族胺基酸 人類完全透過所吃的植物中取得 抗 耐 殺草劑 HerbicideResistance 27 由細菌找到突變的EPSP合成酵素基因 和正常只有一個鹼基不一樣 將細菌的EPSP合成酵素基因轉殖到植物 結果對Roundup 農達 除草劑有抗力 抗 耐 殺草劑轉殖植物 28 生物科技與智慧財產 29 自然篩選 看好唯一能表達基因的母豬 因為子代將遺傳母親的性狀 並導致更高的後代育成率 基因改造失敗豬 影片0 49 ANewTheoryfortheEvolutionofGenomicImprinting GrossL PLoSBiologyVol 4 12 2006 e421 http dx doi org 10 1371 journal pbio 0040421 30 1985 美國能源部 USDOE 提出構想1990 美國國會通過30億美元的經費 由國家衛生院 NIH 領導執行15年計畫 六個國家之二十個中心組成聯盟 1998 定序科技的突破 快速 自動化功能 民間公司參與競爭2000 完成人類基因體初稿 Humangenomeroughdraftpublished 2003 宣告全完成人類基因體定序 finishedsequence 人類基因體計畫 HumanGenomeProject HGP 簡史 31 後基因體時代來臨 新的醫藥及分子檢驗試劑之發明個體治療觀念 SingleNucleotidePolymorphism 農林漁產品之改良環境應用法醫之診斷道德 法律及社會問題 Ethical Legal SocialIssues ELSI 人類基因圖譜之影響 32 加拿大東部 紐芬蘭島 33 當地人的特色 大半都是17 19世紀間從英國或冰島移民而來 以捕魚 森林 石油維生 生活辛苦 居民很少和外界接觸 總共約有25 000人的封閉型社會 具有第四個資產 罕見的人類基因資料 因為人民都有相同的遺傳性疾病 加拿大東部紐芬蘭島的特色據NHK2004 02 05的報導 34 十年前 美國德州一個民間研究所到紐芬蘭島上做基因的研究 並且由當地的醫生協助 總共研究1 000個過去有心臟病的人的資料 事件 35 1993年研究計畫的通知 調查人 由當地紐芬蘭的醫生負責調查目的 瞭解心臟病發生的關係原因調查項目 心臟病發生與遺傳親屬罹病情形遺傳法則人民不完全知道檢查項目 只記得被採血 36 生物倫理學家的意見 假如發現受檢查的人發生某種病 工作人員有義務告知對方 在檢查中發現受試者 合作檢查的人 可能會發生某種病 也應該要採取預防治療措施 調查工作應以符合倫理的手段進行 而讓島上的人也應被禮遇得到一種利益 讓受試人民提前做預防或適當的治療工作 37 思考 當面對 紐芬蘭這個地方 是研究遺傳性疾病的天堂 的說法時 媒體到底應該扮演甚麼樣的角色 從事這專案研究檢查的人 應該要按照倫理道德來進行檢查 檢查的結果 應該告知當地人 還給她們一個公道 讓他們受益 瞭解有什麼病 怎樣去治療 這樣才是正面的調查目的 加拿大根本沒有法律約束檢查的內容 但基因的調查 應該要有一定的法律規範 38 Page39 NeilA Campbell JaneB Reece LisaA Urry MichaelL Cain StevenA Wasserman PeterV Minorsky RobertB Jackson 2008 Biology Eighthedition Chapter15 page286 301 SanFrancisco BenjaminCummings NeilA Campbell JaneB Reece LisaA Urry MichaelL Cain StevenA Wasserman PeterV Minorsky RobertB Jackson 2008 Biology Eighthedition Chapter38 page815 817 SanFrancisco BenjaminCummings NeilA Campbell JaneB Reece LisaA Urry MichaelL Cain StevenA Wasserman PeterV Minorsky RobertB Jackson 2008 Biology Eighthedition Chapter20 page396 422 SanFrancisco BenjaminCummings PeterH Raven GeorgeB Johnson 2002 Biology 6thedition Chapter19 BostonBurrRidge McGrawHill PeterH Raven GeorgeB Johnson 2005 Biology 7thedition Chapter16 BostonBurrRidge McGrawHill 參考書目 http bbsc imb sinica edu tw tutorials biotechnology php有關超人 李維克里斯多夫的後續報導http www kintera org customsites CRF default htmhttp nobelprize org nobel prizes medicine laureates 2007 announcement html 參考網站 Page41 Nationalgeographic基因複製Discovery基因工程Discovery基因的秘密Discovery遺傳基因DiscoveryDNA人體解碼NHK基因的研究 2004年2月14日 參考影片 版權頁3 1 42 版權頁3 2 43 版權頁3 3 44 本ppt內 引用圖片 之資料來源 GNUFreeDocu