成功孕育轉基因及複製家畜…我國畜產業邁向高科技化之重大成就

追求卓越、關懷社會七十五週年研究成果發表會系列(8)

一月十二日中午於臺大尊賢館二樓，陳校長與校內多位一級主管主持農曆歲末年終記者會，並且由台大研究團隊介紹「國內動物基因轉殖及複製科技研發之回顧與展望」，特別針對近年來廣受全球矚目快速發展的「家畜基因轉殖與複製科技之研發」相關研究成果提出說明。主講人畜產學系鄭登貴教授指出，在過去十多年來積極不斷投入動物基因轉殖及複製科技等研發工作，並陸續成功產出多種不同基因之轉殖家畜，包括：帶有豬乳鐵蛋白及人類凝血第九因子之雙基因轉殖豬，帶有豬乳鐵蛋白及凝血第八因子之雙基因轉殖豬，與帶有凝血第八因子之基因轉殖乳山羊。由於人類凝血第八及第九因子，分別是用以維持Ａ型及Ｂ型血友病患者生命所不可或缺的重要蛋白質。但目前萃取及純化成本極高，因此市價格昂貴，目前的研究成果顯示，己能成功藉由基因轉殖家畜之乳腺，產製人類凝血第八及第九因子。但若要進一步進入量產，則需規劃分子牧場，方可真正為Ａ型及Ｂ型血友病患者帶來平價之製劑。

此外，在動物複製科技之研究方面，也成功獲得多種複製家畜包括複製乳牛、複製乳山羊及複製豬等之出生。前述所產生之基因轉殖家畜與一般家畜交配後，不僅可以成功懷孕生子，且能順利將殖入之外源基因遺傳給子代；更重要的是，在這些基因轉殖豬及基因轉殖乳山羊之乳汁中，不僅分別均可偵測到來自殖入基因所表現之高含量蛋白質，且證明由基因轉殖豬及基因轉殖乳羊所表現之人類凝血第八因子及第九因子也均具有強力凝血效果，可以分別提供A型及B型血友病人之醫療用途。

綜合上述，我國之生物科技經過十餘年來積極投入研發迄今，包括家畜之基因轉殖與複製等技術平台顯然已建構完成，除成功產製多種轉基因家畜外，並亦成功產製多種複製家畜；展望未來要進行量產，則應當積極努力建構分子牧場(molecular farming)，好好善用已經建立之動物基因轉殖技術平台，讓動物之乳腺成為高效能之生物工廠，進行量產具有生物活性且經濟價值昂貴之特定蛋白質，可以普遍提供人類之使用。此外，將來也應積極推動胚胎發育有關功能性基因體、蛋白體及生物資訊學等研究，並配合已經建立之動物複製技術平台，進一步開創物種間之核移植技術，且嘗試用以產製人類之胚幹細胞，從而加速人類細胞工程、組織工程及器官工程等之研發時程，期待能夠早日成功產製人類之特定細胞、組織甚或器官，可提供移植醫療之用途。

主要研究成果內容：

一、攜帶重組乳鐵蛋白基因轉基因豬之產製　在該研究中，合計產製九頭轉基因豬，其中三頭(2♀/1♂)於發育達到性成熟階段，進一步與非轉基因豬分別配種後，由其產生之各仔豬基因組DNA之分析結果，更證實該3頭基因轉殖豬，分別均可將轉殖之基因順利傳承至其後代。此外，其中2頭業經分娩之基因轉殖母豬，經收集其乳汁進行西方吸漬分析結果，亦證明具有表現外源殖入之豬乳鐵蛋白基因的事實。估計在每毫升豬乳中，平均每毫升乳汁中約含有600～900毫克之豬乳鐵蛋白，且此一乳汁中高水平之豬乳鐵蛋白，甚至可維持至泌乳期之第28日，仍不下降。此外，後續進一步哺乳試驗結果亦顯示，由豬乳鐵蛋白基因轉殖母豬所代養之仔豬，其育成率顯著較對照組者高約10%之譜；本研究成果特別對於全面提升我國養豬產業仔豬育成率，將甚具實質效益。

二、攜帶人類凝血第九因子基因轉基因豬之產製　在人類凝血第九因子之基因轉殖試驗中，合計獲得二頭 (1♀/1♂)轉基因豬之產出；進一步將之分別與非轉基因豬配種，再由其產生之各仔豬基因組DNA的分析結果，亦已證實該2頭轉基因豬，分別均可將轉殖之基因順利傳承至其後代。此外，經收集其乳汁分析結果亦證明確實具有表現人類凝血第九因子外源基因之事實。估計在每毫升豬乳中含有之人類凝血第九因子，平均亦在 200～500毫克之譜，約為正常人血漿中所含有凝血第九因子濃度(5毫克/毫升)之40-100倍；且其表現量亦有隨泌乳期延長而漸增之趨勢。此外，針對此等重組之人類凝血第九因子進行凝血活性分析，結果更證明其確具有一如正常人血漿中所含有之凝血第九因子的活性；顯示此等源自轉基因母豬乳汁所產生之人類凝血第九因子，頗具其商業化量產之潛力。

三、攜帶重組人類凝血第八因子基因轉基因乳山羊之產製　在人類凝血第八因子之基因轉殖試驗中，合計獲得4頭(2♀/2♂)轉基因乳仔羊之產出。其中除編號g632雌性仔羊不幸於出生後第2日即告夭折，與編號Tg 3431雌性仔羊迄未外發育達性成熟可資進行配種者外，另二頭轉基因乳羊編號Tg101及Tg201目前均已發育達性成熟，除分別證明殖入之人類凝血第八因子基因均可在性腺中被順利傳承外，更證明平均每毫升乳汁中含有之人類凝血第八因子也高達15~~50毫克不等，相當於正常人血漿中含有量高出200倍之水平，且此等乳汁內含有之人類凝血第八因子，其凝血活性可高達13.4 U/ml之譜。

四、複製豬、複製牛、與複製乳山羊之產製　繼「畜寶」複製牛產出後，本研究團隊應用成年乳山羊及乳牛耳部肌肉之成纖維母細胞，分別做為供核細胞進行核移置，除於2001年7月間成功獲得「寶吉」及「寶祥」等兩頭複製乳羔羊之出生外，亦於2002年2月間成功獲得「如意」複製乳牛之出生。前述複製羊與複製乳牛不僅外觀正常、活潑健壯；其中「寶吉」及「寶祥」且已發育成年並完成配種，刻正處於懷孕待產中，而「如意」複製牛迄目前亦已屆滿九個月齡，即將發育達性成熟可供配種並驗證其生育能力。 此外，由台灣大學畜產學系、台灣動物科技研究所及美國康乃狄克大學等所組成之跨國性複製豬研究團隊，亦分別於2002年2月至4月期間，合計成功複製出四頭(三胎)帶有豬乳鐵蛋白及人類第九凝血因子之轉基因複製仔豬(酷比1~~4號)；其中除酷比4 號於出生後旋即夭折外，另三頭(酷比1~~3號)則正常發育以迄性成熟年齡。

綜合上述，我國之生物科技經過十餘年來積極投入研發迄今，包括家畜之基因轉殖與複製等技術平台顯然已初步建構完成；除成功產製多種轉基因家畜，做為生產若干具生物活性且經濟價值高昂之特定蛋白質，可俾提供人類使用外，並亦成功產製多種複製家畜，畜牧產業提供快速擴增具備優異遺傳性能種畜群之有效策略，且為生物醫學提供極佳之動物研究模式。

這項研究成果將極有助於台灣畜牧產業之順利轉型成為高科技產業，近年來本校在行政院教育部、國科會及農委會等科技計畫經費補助下，跨校際整合包括：臺灣大學生物資源暨農學院畜產系及醫學院醫事技術學研究所、農委會畜產試驗所、台灣動物科技學研究所生物技術系、中興大學畜產系、動物系及獸醫系、台北榮民總醫院醫研部，與英國牛津大學、及美國康乃狄克週大學等國、內外學術研究單位，積極推動家畜基因轉殖與複製科技之研發。

人類凝血第八及第九因子，分別是用以維持Ａ型及Ｂ型血友病患者生命所不可或缺的重要蛋白質。前述患者均因座落在Ｘ染色體上相對應之基因發生突變而引發的性聯遺傳疾病，且均以男性患者居多，其發生率前者約1/5,000-10,000，而後者約1/15,000-30,000；由於患者血漿中分別因缺乏凝血第八及第九因子，導致其凝血功能異常，必需經由外源注射該等凝血因子，始克順利維生。令人遺憾的是，目前提供血友病患者使用之凝血第八及第九因子，通常是自正常人類之血漿純化獲得；由於其在血漿中之含量甚低、萃取及純化成本極高，因此市價格昂貴，平均每公克凝血第九因子蛋白質之售價約為4.0 x 103美元，而凝血第八因子蛋白質之售價，每公克更高達2.9 x 106美元之譜。尤有甚者，使用源自人類血漿所純化之凝血第八及第九因子，常無法免除可能遭受肝炎病毒或愛滋病毒等特定傳染病感染之風險。因此，開發非血源製劑之凝血因子乃為當務之急；目前的研究成果顯示，己能成功藉由基因轉殖家畜之乳腺，產製人類凝血第八及第九因子。但若要進一步進入量產，則需規劃分子牧場，方可真正為Ａ型及Ｂ型血友病患者帶來平價之製劑。