生物科技之現在與未來
陳正茂

編者按：此文係摘自威斯康辛大學分子生物學榮譽教授陳正茂博士，於九月二十日受邀參加北美洲台灣人教授協同南加州分會主辦的2003年年會，主講「生物科技之現在與未來」。

生物科技（Biotechnology）被稱為二十一世紀的明星產業，它替人類找回生命與健康的根源，並快速地提昇了生活品質。生物科技範圍包括極廣，進步也神速。昔日以動植物雜交培育新種，或應用微生物釀酒，製造乳酪等皆屬生物科技。

今日之生物科技始於1970年代，科學家融合了數學、物理學、化學、工程學、遺傳學、分子生物學和電腦學，孕育出遺傳工程（Genetic Engineering）的技術。這種新科技，有效地創造了嶄新的生物個體和更有經濟價值的產物。

人類在數百年前，甚至數千年前，就知道「複製」（cloning）生物個體的技術。農民把根、莖、葉分割而培育成新的植物，即屬「複製」。動物的複製始於1950年代，美國胚胎學家Robert Briggs和Thomas King以細胞核移植法複製了青蛙。1997年一群英國科學家突破了複製哺乳動物的困難，以新的技術複製了有名的綿羊，「Dolly」。台灣最近也成功地複製了乳牛，取名「如意」。

分子生物學與遺傳工程技術之快速發展與應用，啟發了政府和工業界對生物科技研發的興趣。今日之生物科技已廣被應用到農、工、醫、法、人類學、國防等領域，多不勝舉。僅舉數例，作為例證 :

1. 創造基因 (Genetically modified, 或Transgenic) 作物來強化營養、抗旱、抗病蟲，並借用基因作物來生產藥物，提昇作物之品質與產量，增加其經濟價值。

2. 藉由基因牲畜與基因魚類來增加蛋白質食物並降低生產費用。

3. 應用生物科技製造低價新藥和疫苗，以更有效的新法來預防、診斷與治療疾病。

4. 創造基因微生物來分解、剷除有害環境的污染物，並把廢物變成有經濟價值的產品。

人類對生物科技也有疑慮與爭議。以基因作物為例，雖然美國認為基因作物是發展中國家的救星，但歐盟國家對基因作物則充滿警戒。其所以反對基因農產品，一方面擔心影響環境與人民健康，另一方面憂慮經濟與政治之壓力。為此美國農業部已有法令嚴格規定基因作物之生產程序，以防基因作物可能對環境與健康造成的負面影響。

科技日新月異，後浪推前浪。科學家以宏觀思維來繼續思考未來的生物科技。下面只列舉數項未來可能發展的新方向 :

1. 應用「系統生物學」 (Systems Biology) 來增強生物科技的效力。「系統生物學」是統合各種學說、理論、實驗 (Genomics, Proteomics, Metabolomics) 以及「生物資訊學」(Bioinformatics) 來研究生物個體每一部組成的相互關係與關聯的科學。此新興科學，可節省科研與臨床試驗的時間並減少錯誤。

2. 探索基因信號如何控制細胞、器官和個體之發展。瞭解基因信號之路線圖後，可以調節細胞 ( 如幹細胞stem cells ) 與器官之發展途徑。

3. 揭開人類「基因群」(Genome) 中「未知物質」(dark matter) 之秘密。科學家已推定了人類基因群DNA之順序，但目前只知基因群中5%之DNA的功用，其餘95%仍是功用不明的所謂「未知物質」。這些「未知物質」可能有調節DNA分裂與控制基因表達的功用。

4. 瞭解人類「基因群順序」(Genome sequence) 中0.1%之差異。從DNA順序中發現，人與人之間只有0.1%的DNA順序有差異，了解這0.1%之差異對疾病的預防、診斷與治療將有重大幫助。

5. 持續發明與創造生物科技之新工具。「工欲善其事，必先利其器」，新工具常帶來劃時代的科學革新。例如正在發展中的奈米生物科技(Nanobiotechnology) 、尚未上市的快速而低價的DNA順序分析器、再加改進即可觀察微小分子動態的顯微鏡 (atomic force microscope) 都有助於未來生物科技之突破性進展。