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細胞種子(2019增修版):幹細胞和臍帶血的故事

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內容簡介

第五屆吳大猷科普獎著作類金籤獎得主作品、開卷十大中文創作好書得獎作品
從1996年的桃莉羊、2012年山中伸彌因為誘導多能幹細胞研究獲得諾貝爾醫學獎,
再到2018年的基因編輯雙胞胎,幹細胞科學的發展日新月異,你怎能不關心?
幹細胞猶如細胞種子,擁有可以不斷自我更新與分化成為成熟細胞的能力。
那麼,幹細胞療法真是人類疾病的救星?
胚胎幹細胞又蘊涵著怎樣的生命奧秘?
血液疾病患者除了骨髓移殖,周邊血幹細胞移植也是一種選擇?
臍帶血移植可以取代骨髓移植嗎?
作者以深入淺出的文字,娓娓道出你該知道的幹細胞和臍帶血的故事。

1996年,不透過精卵結合而誕生的桃莉羊,在科學界引起高度重視。因為桃莉羊的誕生,揭示科技新時代來臨,無性生殖不再是神話!

2012年,日本京都大學教授山中伸彌因為誘導多能幹細胞(iPS)研究,獲頒諾貝爾醫學獎,這個研究代表著再生醫療出現了另一種新的可能。

2018年,中國科學家利用基因編輯技術(CRISPR),改造了胎兒的CCR5基因,讓先生是愛滋病患者的夫妻產生一對雙胞胎。這個事件一方面讓人訝於基因科學的進展,也不得不產生對科學倫理的反思。

本書於2006年出版之後,幹細胞科學在這十幾年間不斷有一些突破性的技術問世和研究發表、有一些爭議獲得新的共識、也有一些可能的用途引人注目,而科學界也逐漸調整了見解,作者在最新增訂版中寫下這些改變與進展,希望能滿足讀者對幹細胞常識與新知熱切的渴望。

本書探討各種與幹細胞、幹細胞醫療有關且我們該懂的問題,從幾個等待幹細胞醫學解救的神經系統問題,看神經幹細胞如何打破「成人神經系統壞了就無法再生」的傳統說法;介紹骨髓裡可以造血、可以製造其他組織的各種細胞種子,慈濟幹細胞中心就以骨髓成就了非常了不起的功德;同時探討由於組織相容的骨髓不易取得,來源不虞匱乏的臍帶血移植可否取代骨髓移植?書中也詳細討論是否需要花錢保存孩子的臍帶血,以及可能的利弊;告訴你當今製作幹細胞株的方法,並且探討幹細胞研究衍生的倫理與法律問題;最後介紹了幹細胞醫療在哪些方面可能取代器官移植?以及近年成功的實例和最新的幹細胞應用說明。

※好評推薦
精神科醫師 李宇宙
臺灣大學醫學院基因體暨蛋白體醫學研究所教授 何弘能
花蓮慈濟醫院副院長、國家衛生研究院頭頸癌委員 陳培榕

專業背景、臨床經驗、文采過人、旁徵博引、有條不紊、結構完整、言簡意賅。書中一篇篇出色豐富的文章皆值得推薦。不管對於專業或非專業人士,皆能各取所需,有所收穫,更加豐富自己新的生物科學與人文知識。我也因此擺脫了對此類文以載道書籍之刻板印象。──慈濟醫院副院長、國家衛生研究院頭頸癌委員 陳培榕

我努力閱讀正焜的新作,感覺一點點吃力。並非該書寫得不好,而是歲月的關係。回顧學生成長時期的基礎科學,細胞與分子生物學甫露端倪,還在 ABC的階段,今天已經是主流的生命科學了。我暗忖誰將會是這本書的讀者?對我而言,這是繼續教育不可或缺的書,因為其中有著最前端的相關領域新知。還有誰是?原本該有點狐疑的我腦海中卻立時出現一連串身份的人:矢志於生命科學的高中生、相關科系大專學生,倫理法律的專家學者,生科業者或股市基金分析師。也許還包括社會投資大眾,乃至於經濟學者與國家領導人吧!──精神科醫師 李宇宙
 

作者介紹

作者簡介

林正焜
台大醫學系畢業,現為開業醫師、OneGene Biotech Inc.同仁。
著有:《認識DNA》、《細胞種子》以及《性不性,有關係?──有趣的性博物誌》,這三部作品曾榮獲中國時報開卷十大好書獎,以及第五屆吳大猷科普獎著作類金籤獎。

相關著作:《性不性,有關係:認識生命科學必讀的性博物誌》《細胞種子(修訂版):幹細胞和臍帶血的故事》《認識DNA(全新增修版):基因科學的過去、現在與未來》《性不性,有關係──有趣的性博物誌》

 

目錄

目 錄
〈出版緣起〉開創科學新視野                                         何飛鵬
〈修訂版專文推薦〉打破刻板印象的教科書—《細胞種子》讀後有感    陳培榕
〈第一版專文推薦〉幹細胞的美麗與哀愁                                       李宇宙
〈增修版前言〉幹細胞推銷員來敲門了

第1章 兩張毛澤東的歷史照片——誰來修補神經
一、醫療的灰暗角落
  兩個歷史時刻/肌萎縮側索硬化症造成漸凍人/超人李維/帕金森症
二、誰來修補神經?
  神經系統的幾個要角/嗅鞘細胞讓人寄予厚望/嚴守科學方法的使命
三、神經幹細胞可以修復神經系統嗎?
  尋找治療神經疾病的新方法/神經幹細胞/生長素與巫婆湯
  邊欄: 什麼是幹細胞?
四、幹細胞治療神經系統疾病的新進展
  幹細胞治療的條件/幹細胞治療漸凍人的經驗/幹細胞治療脊髓損傷的 試驗/幹細胞治療帕金森症的試驗
  邊欄: 神經幹細胞標記/成功實現「幹細胞治療」/需要什麼條件?/培養胚胎幹細胞的方法
第2章 日本天空那兩朵雲——骨髓裡的細胞種子
一、原爆之日
  黑雨/放射病/放射線與DNA
二、骨髓裡的細胞種子
  骨髓造血幹細胞/周邊血造血幹細胞/間葉基質細胞
  邊欄: 關於轉分化途徑
三、言之尚早的幹細胞醫療
  幹細胞移植需要更優的質與量/人造組織與人造器官需要哪些條件?/今日的幹細胞醫療/明日的幹細胞醫療
  邊欄: 成體幹細胞等待解決的基本問題
四、台灣骨髓資料庫
  骨髓移植的關鍵—白血球抗原/嘉惠世人的台灣骨髓資料庫
  邊欄: 骨髓捐贈的常見問題
第3章 小豆子的塊肉餘生記——你要保留寶寶的臍帶血嗎?
一、小豆子的塊肉餘生記
  愛如潮水/尋找造血幹細胞
二、臍帶血、臍帶、羊水的幹細胞
  臍帶血幹細胞/臍帶幹細胞/羊水幹細胞/臍帶血與骨髓的比較/臍帶血移植的優點與缺點
  邊欄: 與臍帶血有關的數字
三、組織相不相容是怎麼決定的?
  人類白血球抗原就是組織相容複體/人類白血球抗原負責啟動排斥功能/組織相容複體有豐富的多樣性/透視白血球抗原版本的解析度/什麼才是相容?
四、你要保留寶寶的臍帶血嗎?
  臍帶血實用性的絆腳石/自體移植的限制/臍帶血間質幹細胞/花錢儲存寶寶的臍帶血以備自用?/你也可以這樣做/雙贏之道
第4章 桃莉羊開啟的新時代——幹細胞的製作方法與爭議
一、桃莉羊開啟的新時代
  無性生殖產生的桃莉羊/利用休止細胞做核轉移/桃莉羊的血緣/ 桃莉的爭議/早老的桃莉/桃莉之後的複製動物
二、實驗室裡的人類胚胎幹細胞
  湯姆森從人類早期胚胎取得胚胎幹細胞/吉爾哈特利用人類胚胎生殖細胞製作幹細胞/量身訂做的核轉移人類幹細胞
  邊欄: 幹細胞的獨特性
三、人類胚胎幹細胞爭議
  胚胎研究的禁令/美國胚胎幹細胞政策/歐亞與台灣的幹細胞政策/ 幾種擺脫爭議的作法
  邊欄: 人獸胚
四、從成熟細胞製作的誘導多能幹細胞
  催生幹細胞的四重奏/誘導多能幹細胞合併基因療法可以治療疾病嗎?/ 誘導多能幹細胞帶來的新希望
  邊欄: 四倍體互補法
第5章 老病、新生兒與幹細胞—最終的難題
一、從器官移植到幹細胞治療
  一對孿生兄弟首度經歷的器官移植/科技是現代人的責任/幹細胞科學點燃的希望
二、減少器官移植排斥的新方法
  器官移植後需要對抗排斥/排斥行動的指揮官/間葉基質細胞也能抑制排斥反應
  邊欄: 為什麼孕婦不會排斥胎兒?
三、人工器官怎麼製造?
  利用誘導多能幹細胞製造組織/替細胞建立一個成長溫床/細胞量販店/ 導引正途的信息因子/人造氣管的經驗
  邊欄: 細胞激素
四、最終的難題
  不必抗拒老化/幹細胞也會老化/基因編輯新生兒/最後的難題在倫理
  邊欄: 與美容相關的熱門生長素

專有名詞中英對照

主要參考資料
 

〈修訂版推薦專文〉打破刻板印象的科普書──《細胞種子》讀後有感
/慈濟醫院副院長、國家衛生研究院頭頸癌委員 陳培榕

與阿焜相知相交已超過30年,記得當年在學校初識時就對這一位優秀學長剖析人事物的犀利見解與深刻哲思傾服不已。此外,他還有一項特殊才華──能在短時間鑽研、理解與整理深奧淵博的科學與人文知識和理論──舉凡電腦、醫學、社會哲學思潮及政治分析──並能用極其淺白的言語表達敘述其見解與心得,更不吝惜與大家分享。阿焜為人處世謙沖自牧,智慧幽默,更是許多學弟學妹所崇敬的role model。

這些年來,學長更利用忙碌臨床工作之餘暇,用其圓熟深沉的文筆,撰寫出一本又一本主題式科普書籍:《認識DNA》、《細胞種子:幹細胞和臍帶血的故事》以及《性不性,有關係》。或能夠再版,或能夠得獎,真是令人欽佩。回頭想想自己從事臨床工作也有20多年,尤其對頭頸部癌症診治著力甚多,而研究方面則多以臨床outcome為主,對基礎科學,往往敬而遠之。但卻每每從學長之著作獲得啟發,且增加許多相關之新知。說來頗覺慚愧,但換一個角度看。正因為書中內容豐富,文字簡潔扼要,從許多細節與描述中,更擴大了自己的專業能力與知識。有時讀來如同一篇精采散文或小說,常常一氣呵成,不忍釋卷,真是人生一大快樂與享受。也覺得時間有限時,為滿足自己之求知欲,讀一篇言淺意深之文,更甚於讀一本枯燥無味的教科書。

舉例而言,書中 〈桃莉羊開啟的新時代〉一章,寫得如同一篇散文式小說,文內提到黃禹錫、胚胎幹細胞及複製動物(人)的故事,夾議夾敘,它生動地描寫了人性、政治(意識型態與國家競爭)、社會、道德、倫理與宗教的衝突與吊詭,促發讀者省思科技、人文及社會之複雜關係。也讓我對這一位悲劇性科學家,寄予無限同情與哀悼。除此之外,書中亦不乏優美的抒情佳句,如此章開頭「蘇格蘭的青草地綿延在起伏有緻的和緩丘陵上,點綴著廣闊綠地的,除了一些井然有序的矮灌木叢,還有雲朵般徜徉其間的綿羊。」淬練抒情風格之文字,誠不亞於優秀文藝秀作家。再者,引述魯迅〈包圍新論〉論及「猛人」的那一段,更讓人見識到學長比喻與用典之如詩人般的文學功力。

專業背景、臨床經驗、文采過人、旁徵博引、有條不紊、結構完整、言簡意賅。書中一篇篇出色豐富的文章皆值得推薦。不管對於專業或非專業人士,皆能各取所需,有所收穫,更加豐富自己新的生物科學與人文知識。我也因此擺脫了對此類文以載道書籍之刻板印象。

原來科普書本也可用這一種方式來寫、其實本就應該如此寫。讀來一點也不覺沉悶乏味。

阿焜做到了。願他繼續執筆不輟。

〈第一版推薦專文〉幹細胞的美麗與哀愁
/精神科醫師 李宇宙

在荒誕、抑鬱、沉滯的政治氣氛下,多年老友林正焜醫師正待出版他的第二本科學寫作書籍《細胞種子——認識幹細胞與臍帶血》。我相信,在太平洋高氣壓逐日逼近,政治熱季注定讓人燠熱難耐的這個夏天,閱讀一本乍看應與世無爭,和內線交易毫不相干的科學書籍,或許有點清涼退火的功效。

接著第一本著作《認識 DNA》的出版,《細胞種子》的書寫自有其脈絡可循。不過在這個時候出版,也有小小巧合的嘲諷和趣味在裡面。在總統第一親家涉入的台開案中,意外扯出了女婿趙建銘醫師收受臍帶血公司天價代言費的新聞,其中還有不同臍帶血銀行業者爭搶金孫「寶血」內幕,包括最後女婿選擇的業者勝出,擊退公主和丈母娘原屬意帶有公益色彩意味的存放考量。臍帶血和幹細胞所牽涉到的商品價值相信讓國人印象深刻,當然也為臍帶血又做了一次尷尬的活廣告。
  
留意外電報導的國人相信都還有印象,不久前,撼動國際媒體的科學界醜聞,韓國首席科學家首爾大學教授黃禹錫的學術造假事件,就是有關胚胎幹細胞的研究。黃禹錫即為本書中「H的悲劇」主角,作者對此事件有極詳盡的整理報導。該科學醜聞堪稱是世紀性的,足以和過去歷史上幾個重要的學術欺騙與烏龍案件媲美。從它被冠上「國恥」形容就可見一斑,無論是對科學社群的傷害,國家的傷害是難以衡量的,連同其他的亞洲國家的研究者都可能受到波及。由此也可以反映出,尖端科技的研發競逐是多麼的慘烈殘酷。大家也不難想像,幹細胞研究在本世紀生命科學與臨床醫學上革命性的潛在價值,可以讓一個研究者出賣靈魂。

從複製羊「桃莉」震動全球之後迄今正好屆滿十年,其間靈長類版的猴子胚胎複製不久也宣告成功,這是科學家們給於人類進入二十一世紀最沉重的獻禮。外行人看的熱鬧是,好萊塢電影似的複製人軍隊想像;但內行人所看的門道則是,非僅細胞而已,組織與器官的重生與再現已經不再是夢想,許多重大不治之症的治療隨時可能成為事實。就醫療科技而言,「reproduction」一詞的意涵除傳統繁衍「生殖」的概念外,正無限地延伸。其實早在桃莉羊誕生的前一年,就有另一位愛丁堡的科學家宣稱可以將胎兒卵巢植入不孕婦女的卵巢,協助達成其懷孕心願。

回顧科學的歷史,每一項革命性的發展都像上述的事件一樣的,令人感慨係之。雖然前赴後繼,安貧樂道、甘於寂寞的科學家們多如星辰,但也不乏欺世盜名、急功近利的內線交易者,甚至惡狼禿鷹之流。但是歷史也告訴我們,無論起初如何擾攘嘈切,人類的科技文明總是像輕舟已過萬重山般地成為生活文明的常態,醫療科技尤其明顯。才一百年前 X光還是令人驚奇的儀器,當代已經在運用功能性核磁共振目睹你七情六欲的變化了。幽門螺旋桿菌的發現,也讓胃潰瘍擺脫了動輒切胃的命運,轉為迅速的服藥治療。今天連量身打造的脊髓損傷、帕金森症、幼年型糖尿病胚胎幹細胞都已等不及;甚至下單訂製的癌症標靶治療都已呼之欲出了。

當代的生物與醫學科技開始流行所謂的「轉譯醫學」(Translational Medicine),意指從基礎的、動物模式的研究應用在臨床醫療情境或其他實際用途上。歐美的大學與研究單位,或各個藥廠及生科產業都紛紛揭櫫轉譯醫學的大旗。這其中有兩個重要的指涉,其一即所謂的從實驗室凳子到病床邊的轉譯(Bench to Bedside),亦即基礎科學對臨床應用的「溶入」(in flux),特別是藥物或生科製品等。進一步擴大來說,所有與健康產業相關的知識技術,包括流行病學、成效研究、行為科學等等,也都被期許遵循以實際病患應用為導向的思維。風起雲湧的所謂轉譯研究,當然有重振科學研究終極意義,彌填基礎和臨床科學鴻溝的理念;但是也不乏有以科學成果創造產業效益的考量。

只要一談到科學的經世致用,新科技所可能導致的相關利益與倫理學問題便接踵而至。譬如對於胚胎幹細胞研究的態度,就涉及對生命定義的意識型態與政治性問題。國家與國家間,政黨與政黨間的政策理念差別便極為明顯。雖然目前大多數的國家表面上似乎暫時維持了禁止「複製人」的共識,但是似乎較不存在倫理爭議的治療性再生與複製技術卻已廣為認可。然而實際上,後者所誘發的政治經濟學難題並不比複製人少。某個疾病細胞線(cell line)或胚胎幹細胞株的所有權問題,臨床應用的風險問題,成本與價格問題,國家角色如何,乃至私人研究機構與跨國科技公司主導發展的問題等,都將逐漸成為幹細胞醫學的焦點。在生物科技被國家視為目標產業後,令人想問,台灣真準備好了嗎?

我努力閱讀正焜的新作,感覺一點點吃力。並非該書寫得不好,而是歲月的關係。回顧學生成長時期的基礎科學,細胞與分子生物學甫露端倪,還在 ABC的階段,今天已經是主流的生命科學了。我暗忖誰將會是這本書的讀者?對我而言,這是繼續教育不可或缺的書,因為其中有著最前端的相關領域新知。還有誰是?原本該有點狐疑的我腦海中卻立時出現一連串身份的人:矢志於生命科學的高中生、相關科系大專學生,倫理法律的專家學者,生科業者或股市基金分析師。也許還包括社會投資大眾,乃至於經濟學者與國家領導人吧!

我突然憶起多年前的一幕,在醫院的中央走廊,偶然遇見正焜。大約也是這個季節,那年他還是小兒科的總醫師,我問起畢業後何去。大抵住院醫師生涯告一段落後,不是繼續在這樣的一所教學醫院深造精進,就是選擇到另家醫學中心或綜合醫院尋求發展。正焜卻清晰篤定地告訴我說,回中部開業,不是竹山老家就是台中。我其實不太意外,耳聞目睹過他校園時期對戒嚴箝制的衝撞,承擔恐怖監測的勇氣,我知道那不單止於年少英雄的輕狂與浪漫,而是某種清楚的主張和認同。

我想在市街診間的日夜與晨昏裡,聽聞著焦灼母親的主訴 和孩子的啼哭聲多年後,這書的寫作是林醫師長年主張和認同的延續。在時代週刊每年評選著「世界十大科技新聞」,中國不但早有「中國十大科技新聞」,還有「醫藥科技十大新聞」之後。台灣還停留在藉著隨機選擇的西方科普書籍翻譯,或依賴殘缺不全的外電報導辛苦地窺探科學發展的潮流,遑論有國人自行創作的系統性著述,這是本書最值得欽佩之處。國內主流機構內的科學工作者一向不擅於,或不屑書寫科普書籍。一方面是算不得研究成果,更無利可圖;另方面也是轉譯的艱難。有時將專業知識轉譯給普羅納稅者,並不比實驗室成果的轉譯來得容易。

一百多年前,在破落地區醫院工作的帝俄作家契訶夫,一面行醫,一面持續關切生物科學的發展和唯物主義運動。那是個發現細菌導致傳染病,疫苗接種可以預防羊群炭疽病,手術終於能夠消毒麻醉的年代。終極選擇作為一位鄉村醫師的契訶夫除去行醫寫作之外,其實從未停歇想像,新生的科學技術事物究竟對俄羅斯人民健康幸福的意義為何,焦慮的他偶爾也做做研究。那個年代的狂飆,一如今天基因、複製、幹細胞知識的風起雲湧,甚至尤有過之。

但是這個年代,幾乎沒有契訶夫了。所以真想對正焜說,乾一杯伏特加。

2006年6月26日
 

詳細資料

  • 叢書系列:科學新視野
  • 規格:平裝 / 288頁 / 21 x 15 x 1.5 cm / 普通級 / 單色印刷
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:12歲~99歲
 

內容連載

增修版前言
 
幹細胞推銷員來敲門了

 
有個酸楚的笑話是這樣的:10年前,新流感曾一度引起民眾恐慌,許多人買了抗流感病毒藥物克流感備用,造成藥物缺貨。當時報載,有民眾異想天開,轉而購買克流感的原料八角,希望這種香料也可以醫治流感。殊不知,克流感是從八角的莽草酸為起始,需經過十幾個步驟的化學反應製成,八角本身根本沒有抗流感病毒的功效。
 
正在發展的幹細胞科學也有類似情形。幹細胞的臨床應用迄今還沒有商品化的產品,也就是說,醫生還沒辦法開立幹細胞治療的處方簽。有些人卻告訴我,曾經或正打算出國去接受幹細胞治療。網上也有以醫院診所為中心的群組,交換幹細胞治療的訊息。幹細胞的推銷員來敲門了,不能不趕快建立幹細胞的基本知識,可別花了冤枉錢還損害了健康。畢竟,還沒完成的幹細胞產品不是八角,沒那麼便宜,打進體內排不出來,也不知會發生什麼變化。
 
自1996年,英國科學家利用乳房細胞的核加上卵子的細胞質,製造了一隻活生生、史無前例的桃莉羊,幹細胞科學就進入一個嶄新的時代。緊接著,1998年,美國的湯姆森發現從人類胚胎提取及培養胚胎幹細胞的方法,開展了全新的幹細胞科學,不僅讓許多從事生物科學研究的人員躍躍欲試,也引起大眾的關心。
 
大眾最關心的,主要是什麼時候幹細胞科學可以真正用來治療人類的疾病?只是幾十年過去了,縱使幹細胞科學依然熱門,幹細胞醫學卻才剛起步。在探索與發現幹細胞用途的過程中,科學家走了很多冤枉路、歧路、錯路、甚至死路。看來我們要用得到嶄新的幹細胞產品,至少還要再一、二十年。
 
在我們一邊等待的同時,也要一邊跟上腳步,密切關注幹細胞研究的進展。這有幾個理由:其一是,十幾年來,科學界對DNA、細胞、生物體、疾病這四者的關係,有了突破性的了解,關心的人不能不更新自己的知識。其二是,縱使生命科學有了極大的突破,至今還沒出現真正具有突破性的幹細胞商品。我們豈能不追求新知,反倒讓商品廣告佔領了我們整個的腦細胞?

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