聚合酶連鎖反應(PCR)的發明-上
國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

聚合酶連鎖反應 (Polymerase chain reaction, PCR) 是當代一項重要的生物技術，可以將單一或少許的DNA片段，經由一系列的溫度變化處理使其不斷地複製，最後得到大量且相同的DNA片段。加理‧莫理斯 (Kary B. Mullis) 是這項技術的發明者。

1983年時，他在加州的Cetus生物科技公司負責短片段DNA的合成。當時要做DNA相關研究時，常常會面臨到DNA樣本數不夠的問題，如此一來就必須花費時間重新萃取DNA，甚至可能因生物樣本數不足，而無法繼續實驗。

莫理斯表示，在某個夜晚，當他開車行駛在太平洋海岸公路(Pacific Coast Highway)上時，思考著如何複製DNA，突然靈機一動：原有的少許DNA片段，經由重複升溫、降溫簡單的步驟，就能使DNA片段從一條變兩條，兩條變四條，四條變八條，以此類推。如此一來，只需一個下午的時間，就能在一個小小的試管內，製造出100億個相似的DNA片段！一開始莫理斯認為這麼簡單的方法可能早就有人想出來了，但回到實驗室查閱文獻之後，才發現並沒有人做過類似的實驗。

隨後，他嘗試一連串的實驗，終於讓這個複製DNA的想法成為可能！莫理斯將這項發明發表在著名的《科學》(Science)  期刊上。論文發表後，PCR技術開始受到各界的關注，並且經過不斷改進，廣泛應用在生物科技與醫學研究上。而這項簡單又偉大的發明，也讓莫理斯獲頒1993年的諾貝爾化學獎。 Continue reading →

基因也能治病 (Gene Therapy)?!-下
屏東中正國中生物科林李逸涵老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

西元1990年美國完成第一例基因治療的成功案例，一位叫做狄席娃(De Silva)的女孩罹患嚴重複合型免疫缺乏症，這種疾病是因為體內的ADA基因不正常，因此會讓免疫系統中的白血球無法執行抵抗外來病菌的能力，醫療團隊發現白血球可以從狄席娃的體內取出培養，並且將正常的ADA基因送入培養的白血球中，代替不正常的ADA基因。之後將這些擁有正常ADA基因的白血球再送回狄席娃體內，這樣的過程進行好幾次，狄席娃的白血球終於能發揮正常功能了。

由狄席娃的例子可知道，基因治療的部位並不需要將身體所有細胞的不正常基因都更換掉，只要更換「生病細胞」就可以了。那又是什麼東西可以讓正常基因進入細胞內呢？聰明的科學家發現，「病毒」是一個不錯的工具，雖然病毒可能會造成疾病，但若是將會引發疾病的部分去除，病毒就是一個能夠載運基因的好貨車了。運用病毒感染細胞的方式，將正常的基因送入生病細胞內替換不正常基因的功能，達到基因治療的目的。

但為什麼基因治療卻不是目前主要的治療方式呢？人體的生理反應很複雜，現在還無法全面了解，在各國致力發展基因治療的同時，失敗的例子也漸漸累積，因此大家對於基因治療的態度就漸趨保守。 Continue reading →

基因也能治病 (Gene Therapy)?! -上
屏東中正國中生物科林李逸涵老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

當我們生病的時候會尋求什麼管道解決我們的病痛呢？到醫院看醫生應該是大家的第一個選擇吧。而醫生可能會怎麼醫治疾病呢？想得到的大部分是吃藥、打針，骨折的時候需要上石膏，有些疾病可能需要開刀，也會有人接受中醫的治療，服用中藥、針灸或是拔罐等醫療方式。

西元1953年華生和克立克在國際有名的期刊—自然(Nature)發表了DNA雙股螺旋的結構之後，科學家們更極力要解開生命的奧秘。首先，科學家們發現DNA是人類的遺傳物質，而人體中重要的物質之一是「蛋白質」。之後，科學家們又發現「基因」是一段能表現蛋白質的DNA片段，表示基因(能表現的DNA片段)是產生蛋白質的重要訊息!

隨著醫學的進步，許多遺傳性疾病逐漸被發現，這些遺傳性疾病大多是因為某些不正常的基因所引發的，不正常基因會使人體產生不正常的蛋白質，因此使人生病。遺傳性疾病可能使生病的人在年幼的時候死亡無法順利長大，或是需要終身接受吃藥打針的治療(例如A型血友病)。因此科學家認為也許我們可以直接將不正常基因換成正常基因，如此就可得到正常的蛋白質，也就能夠治療基因不正常的遺傳疾病了，於是我們把這樣的治療方式稱為「基因治療（Gene Therapy）」。 Continue reading →

疫苗（Vaccine）
新竹縣立竹東高級中學生物科何淑媛老師/國立台灣大學動物所陳俊宏教授責任編輯

由於免疫細胞具有記憶性，因此我們可以提前讓我們的免疫系統先「認識」某個特定的病原體，產生記憶性B細胞與記憶性T細胞，下次在遇到同樣的病原體時，就可以快速且大量的發生免疫反應，此即為疫苗的原理。

不過，早在我們瞭解疫苗原理的數百年前，人類已經開始應用這個想法了。在古代，天花是一個可怕的疾病，有很高的致死率，即使存活，也有嚴重的後遺症；但是有人發現若將天花患者皮膚因水痘而結的疙瘩取下，塗在尚未長過水痘嬰孩的鼻孔或傷口，這個嬰孩會出現類似天花的症狀，也有死亡的可能。但如果可以存活，那他一輩子就不會再得天花！再者，若疙瘩是來自天花症狀較輕微的人，嬰孩塗完那疙瘩的副作用也較輕。隨著絲路，這個「技術」傳到了西亞、土耳其及歐洲。1798年，英國醫師簡納（Edward Jenner）發現擠牛奶的女工會從牛隻得到類似天花的病但症狀輕微許多，而且這些女工也是終身不會得天花，所以他研究由牛身上的牛痘接種到人身上，結果大大降低了天花的傳染性與致死率。1950年，世界衛生組織決定全面性接種牛痘預防天花。1979年，天花成為第一個由地球絕跡的傳染病。疫苗（vaccine）一詞，就是來自痘病毒（vaccinia），也就是牛痘病毒（cowpox virus）的一種。

在19世紀，巴斯德（Louis Pasteur）研究出將微生物的製品處理過後，可以增強動物對抗此具毒性的微生物的能力，例如把感染狂犬病的兔子的骨髓加以乾燥處理，或是將炭疽桿菌加熱，可用在預防人的狂犬病或是羊的炭疽熱上，獲得很大的成功，因此被尊為「免疫學之父」。 Continue reading →

我國對GMO ( Genetically Modified Organisms )的管制-下
台中縣立東新國民中學自然領域楊世銘老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

GMO的管理
目前，我國有關GMO’s的管理係由國科會、農委會及衛生署分別就實驗室研究、田間試驗及食品衛生管理等三個方向進行規範。

相關法規對於實驗生物的試驗管理，申請及安全評估皆有明確規定，而與我們日常生活息息相關的基因改造食品( Genetically Modified Foods, GMF ) 相關法規多見於「食品衛生管理法」， 管理相關產品上市後或製成加工品的食品安全，另外衛生署更研訂「重組DNA技術衍生食品的安全性評估準則」，用來規範GMO食品的消費安全性評估及標示事宜。

但國際間因為貿易政策等相關考量，事實上各國對GMO產品貿易及管理規範的意見仍甚分歧，因此在這紛亂的制度下對於食品安全及生態威脅實在令人擔憂。

而審視我國的發展現況，國內有關GMO產品從研發到商品化相關管理法規尚未完備，應加速制訂基因轉殖作物田間試驗管理之規範，並研究基因轉殖作物對生態環境的可能影響及評估技術。此外，我們也應成立基因改造食品管理與檢驗的工作小組，建立更完備的基因改造食品的管理與檢驗機制。

我國基因改造食品標示規定
根據食品衛生管理法第十七條第一項第六款，有容器或包裝之食品，應以中文及通用符號顯著標示經中央機關公告指定之標示事項於容器或包裝之上。 Continue reading →

我國對GMO ( Genetically Modified Organisms )的管制-上
台中縣立東新國民中學自然領域楊世銘老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

何謂GMO呢?
Genetically Modified Organisms意指基因改造生物，而所謂的「基因改造」是指我們針對生物的個別性狀特徵，藉由挑選特定基因片段來改變生物體之基因及性狀表現。例如科學家利用限制酵素(restriction enzyme)製備目標基因片段，再將DNA片段連接於「載體(Vector)」DNA分子上，最後將載體轉殖到目標生物染色體上，便完成所謂的基因改造。

而基因改造生物的類別主要可分為：1. 基因轉殖微生物；2. 基因轉殖農作物；3. 基因轉殖動物等三大類。

GMO的運用
基因改造生物的運用根據使用的歷程及目的性，我們可分為三階段來討論。

第一階段的GMO多應用在農作物特性的加強或改良，例如抗寒、耐旱及抗病蟲害等。

第二階段則著眼於生物功能性的增加，如在糧食作物中殖入所缺乏的營養素,提高其營養價值,避免營養素缺乏產生的病症,例如黃金米(golden rice)就是含有β–胡蘿蔔素的稻米,在人體內可轉化成維生素A(郭玉梅,2006)。 Continue reading →

素食者與基因改造食品( Genetically Modified Foods, GMF )-下
台中縣立東新國民中學自然領域楊世銘老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

很多已開發國家已制定了法律以反應此種需求，他們要求對食品加以標示，以顯示其內容、加工情形，因為消費者想知道他們到底吃了些什麼的原因是他們想瞭解食物之口味以及其對健康之影響。

因此，消費者也有同樣理由知道他們所吃的東西是否為基因改造產品。他們可能想知道產品的口味或食用後是否對健康有幫助。目前部分食品供應商人認為基因改造與非基因改造食品基本上是相同的，（他們使用實質相同Substantially equivalent作為理由）。

事實上並非如此，某些人在食用基因改造產品後會因為轉殖基因的衍生蛋白質產生輕度或嚴重過敏。此外，消費者也提出了一些宗教性的、倫理性的於環境方面的關切，認為這些都是他們是否選擇基因改造食品的因素，如果沒有標示，他們無法作選擇。

在台灣，行政院衛生署明訂以基因改造黃豆或玉米為原料，且該等原料佔最終產品總重量百分之五以上之食品，應標示「基因改造」或「含基因改造」字樣。但對於其他的基改食品規範目前仍多有待確立及管理。 Continue reading →

素食者與基因改造食品( Genetically Modified Foods, GMF )-上
台中縣立東新國民中學自然領域楊世銘老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

金恆鑣先生曾在一篇談論基因改造食品的文章中以一段想像的情節為開頭，文中人物說到:「老闆，來杯『素』的純蕃茄汁！」。這句話十分耐人尋味，因為我們都知道番茄是「素」的，為何書中人物還要特別強調『素』的番茄汁呢?

我們為了增進某些糧食作物的功能性或特質以人工的方式對作物進行基因工程的操作，生產出所謂的基因改造生物 ( Genetically Modified Organisms, GMO )，將這些產物直接用在食用目的或是加工食品上便稱為基因改造食品(GMF)。

番茄是容易遭受寒害的作物，科學家希望藉由基因工程的技術來減少耕種時的損失並延長耕種時間。

以番茄為例，美國一家生技公司，將北極某種魚類體內專門製造防凍蛋白質的基因轉殖到蕃茄的體內，亦有科學家將比目魚的基因轉殖到草莓都是為了達到抗凍目的。除此之外，許多動物基因轉殖到食用植物的例子越來越多，這不禁讓我們思索長久以來「葷」與「素」的界線是否依然清晰可辨，我們對食物分類的概念，恐怕都會隨著基因食品的進入而打破；除了佛教徒在未來，得擔心自己會吃到含有動物性蛋白的『植物』，可能連穆斯林們也得小心一些，才不會攝取到含有豬隻基因的基改食品！ Continue reading →